Chirplet gebaseerd raamwerk voor de efficiënte berekening van numerieke diffractie in complexe systemen

Numerieke diffractie algoritmen vormen de basis van vele
toepassingen in de wetenschap over het hele elektromagnetische
spectrum. Maxwell's vergelijkingen kunnen worden gesimuleerd
d.m.v. zeer nauwkeurige methodes, maar schalen niet efficiënt naar
macroscopische objecten die vele malen groter zijn dan de
golflengte. Computergegenereerde holografie (CGH) wordt dan
gebruikt om diffractie te modelleren.
Maar een inherente beperking van CGH is echter dat ze eerste-ordebenaderingen
van Fresnel-diffractie gebruiken, waarbij het Huygens-
Fresnel-principe wordt genegeerd, waardoor er geen algoritmes die
diffractie voor macroscopische systemen binnen een redelijke tijd
nauwkeurig kan modelleren.
Een oplossing hiervoor zou nauwkeurige modellering mogelijk maken
van veel dergelijke systemen die momenteel te lang duren om te
berekenen: b.v. diffractieve optische elementen en golfgeleiders in
complexe systemen; gecascadeerde optische systemen,
holografische meetsystemen en "ground-truth" data voor benaderde
CGH-methoden.
Dit onderzoeksvoorstel stelt voor om dit aan te pakken met een op
chirplet gebaseerd diffractiemodel, gebruik makende van
porpagerende "golfpakketten" analoog aan stralenbundels: (1) het
construeren van een chirpletraamwerk voor generische diffractie met
nieuwe materiaalinteractiemodellen, (2) het ontwerpen van nieuwe
algoritmes, versnellingsstructuren en deep learning-modellen, en (3)
optimalizatie en evaluatie van het systeem voor meerdere
doeltoepassingen.