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2022 新書推薦 Gs,e8ri! |,~
)/o_R 前言 _!!Fg%a5"R 0S9~db 現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)包含了不同類型的光學(xué)元件,如折射、衍射、微透鏡陣列、光柵以及全息和自由曲面等;元件尺寸的跨度可能從納米量級(jí)到米量級(jí)。同時(shí),系統(tǒng)的光源也可能是不同的類型,如連續(xù)光源或脈沖光源、相干或部分相干光源等。有效的光學(xué)模擬需要對(duì)復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)中的光源及光學(xué)元件精確建模,從而實(shí)現(xiàn)各種光學(xué)效應(yīng)的仿真再現(xiàn),如干涉、衍射、相干、偏振以及矢量效應(yīng)等。 cx ("F/Jm |)C*i 現(xiàn)代光學(xué)建模技術(shù)包含了幾何光學(xué)和物理光學(xué)兩大領(lǐng)域,幾何光學(xué)以費(fèi)馬原理為基礎(chǔ),通過折反定律來進(jìn)行光線追跡,能夠快速實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)地仿真,但忽略了衍射和矢量等波動(dòng)光學(xué)效應(yīng);物理光學(xué)通常以求解麥克斯韋方程組為主,如使用FDTD或者FEM等通用的全局麥克斯韋仿真求解器對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行求解,從而獲得完整的電磁場信息,但由于計(jì)算量大而無法對(duì)整個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行仿真。 t\a|Gp W /h{Rf,H 為了滿足現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)的建模需求,德國耶拿大學(xué)Prof. Wyrowski Frank開發(fā)了高速物理光學(xué)仿真軟件——VirtualLab Fusion,其集成了從幾何光學(xué)到物理光學(xué)的各種建模技術(shù),如幾何光學(xué)算子、平面波角譜法、瑞麗索墨菲算子、薄元近似和傅里葉模態(tài)法等,既能夠使用第二代場追跡或經(jīng)典場追跡,從物理光學(xué)角度進(jìn)行快速地仿真;也可以使用傳統(tǒng)的光線追跡,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析。在VirtualLab中,我們根據(jù)場追跡的概念將系統(tǒng)分解成不同的區(qū)域,并選擇合適的麥克斯韋仿真求解器(建模技術(shù))進(jìn)行求解,之后通過序列或非序列方式將各個(gè)區(qū)域連接起來,從而達(dá)到對(duì)整個(gè)系統(tǒng)中求解麥克斯韋方程組的效果,以獲得完整的電磁場信息。另外,在7.3版本中我們引入了多種傅里葉變換算法,如經(jīng)典的快速傅里葉變換、半解析傅里葉變換以及幾何傅里葉變換以實(shí)現(xiàn)不同類型光場在實(shí)際域與頻率域間的快速轉(zhuǎn)換,這也進(jìn)一步提高了模擬的效率。 z@w}+fYO Jgg<
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