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- 注冊時間2020-06-19
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前言 ;
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;j%BK(5 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到米量級。同時，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。 +&i +Mpb !. T LW 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，能夠快速實現(xiàn)整個系統(tǒng)地仿真，但忽略了衍射和矢量等波動光學(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整個系統(tǒng)進(jìn)行求解，從而獲得完整的電磁場信息，但由于計算量大而無法對整個復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行仿真。 Wl- <HR!n [p;E~-S 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區(qū)域連接起來，從而達(dá)到對整個系統(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現(xiàn)不同類型光場在實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。 X3%Ic`Lq# ~xLJe`"JUx 目前，VirtualLab Fusion的光場追跡概念正在被越來越多的高校、研究所以及企業(yè)所接受，為了滿足越來越多用戶地學(xué)習(xí)需求，訊技特推出了《VirtualLab Fusion入門與進(jìn)階實用教程》書籍，書中既包含了建模理論的介紹，又包含了大量逐步講解的實用案例，包羅了光學(xué)成像、激光傳輸、光學(xué)測量以及光束整形等領(lǐng)域。 ~1L:_Sg* aZ|=( ] 期望通過此書，能夠幫助用戶快速地學(xué)習(xí)和掌握VirtualLab Fusion軟件，享受其為光學(xué)建模和仿真所帶來的便利與樂趣。 sN6N >{
,|kDsR ! 感謝訊技的工程師們在此書的編撰過程中所付出的努力，由于時間有限，書中難免會有不足之處，還請各位同行及用戶不吝指正。書中自帶光盤中有軟件試用安裝程序及各章的案例，有興趣讀者可依次深入研究，若有任何問題，可隨時與我們聯(lián)系。 Zd:Taieh@
EYX$pz(x;
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目 錄 '#/G,%m<!i
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第一章 VirtualLab Fusion理論基礎(chǔ) 1 De&6 9
1.1 幾何光學(xué)和光線追跡 1 m3<+yz$!r
1.2 物理光學(xué)和光場追跡 1 BV#78,8(
1.2.1 統(tǒng)一場追跡 3 NnT g3:.
1.2.2 第二代場追跡 6 T~_/Vi
第二章 VirtualLab Fusion安裝與更新 10 =#gEB#$x:
2.1 VirtualLab 版本說明及系統(tǒng)配置要求 10 }Gyqq6Aeb
2.2 VirtualLab安裝與更新 11 f w 6UhG
2.3 安裝過程中可能遇到的問題 18 \>QF(J [8
2.4 Windows高級系統(tǒng)設(shè)置推薦 22 Xx:F)A8 O
2.5 C2V文件導(dǎo)出和V2C文件導(dǎo)入 23 .iX# A<E}
第三章 VirtualLab Fusion快速入門 26 NKb1LbnZ*y
3.1 VLF圖形用戶界面介紹 26 Vv1|51B
3.2 光源 30 G uQ=gN
3.2.1 基本參數(shù)（Basic Parameters） 31 z7GTaX$d
3.2.2 光譜參數(shù)（Spectral Parameters） 33
-!W<DJ*
3.2.3 空間參數(shù)（Spatial Parameters） 35 rE9I>|tX
3.2.4 偏振（Polarization） 37 !`41q=r
3.2.5 模式選擇（Mode Selection） 38 ,J U@ |`
3.2.6 采樣（Sampling） 39 _BdE<
!r
3.2.7 光線選擇（Ray Selection） 40 r$Co0!.
3.3 光學(xué)元件 41 ^j#rZ;uc
3.3.1 真實光學(xué)元件編輯對話框 41 r%:+$aIt
3.3.2 球透鏡（Spherical Lens） 44 )WT>@
3.3.3 衍射光學(xué)元件（Diffractive Optical Element） 45 W"^wnGa@a
3.3.4 單光學(xué)界面（Single Optical Interface） 46 D%6;^^WyUx
3.3.5 光學(xué)界面序列（Optical Interface Sequence） 46 )9l^O
3.3.6 其它類型光學(xué)元件 48 6`vC1 PK^
3.4 探測器 48 EI!6MC)
3.4.1 探測器通用界面 48 ] e. JNo
3.4.2 光路圖內(nèi)的探測器 50 AL#4_]m'
3.4.3 諧波場和諧波場集探測器 52
`\Hf]b
3.4.4 數(shù)值陣列探測器 52 w2_bd7Wp<
3.5 分析器 53 nWQ;9_qBB
3.6 計算器 54 5p.rwNE
3.7 元件的位置和方向 54 >D201&*G%
3.7.1 光路元件 55 7$h#OV*@,
3.7.2 元件位置的定義 55 P) 3mX.(}
3.7.3 位置和方向確定規(guī)則 56 3bnS
W5
3.7.4 方向與位置的坐標(biāo)系統(tǒng) 56 -'~ LjA(
3.7.5 輸出通道的方向 57 b[V^86X^
3.7.6 輸出通道的自動方向 57 5onm]V]
3.7.7 坐標(biāo)斷點元件 58 Vz6Qxd{m3
3.7.8 位置和方向設(shè)置 58 KM^ufF2[
3.7.9 光路視圖（定位） 60 yR(x+ Gs{]
3.7.10 角度定義 61 |2{wG 4
3.7.11 基本位置/方向與獨立位置/方向的對比：移動 63 8Q_SRwN
3.7.12 基本位置/方向與獨立位置/方向的對比：傾斜 64 E@7J:|.)R
3.8 光路圖（Light Path Diagram） 64 Y ')x/H
3.8.1 新建光路圖 64 kbM3
3.8.2 生成光路視圖&光路編輯窗口 65 HRB<Y
mP@
3.8.3 光路視圖 66 L:@7tc.
3.8.4 光路編輯器 67 pAT7 )Ch
3.9 三種模擬引擎 70 \7CGUB>L
3.9.1 球透鏡聚焦系統(tǒng) 70 K
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