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7F~Jz*,B*W 前言 F0m[ls$ q9zeN:>< 現(xiàn)代光學系統(tǒng)包含了不同類型的光學元件,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。有效的光學模擬需要對復雜光學系統(tǒng)中的光源及光學元件精確建模,從而實現(xiàn)各種光學效應的仿真再現(xiàn),如干涉、衍射、相干、偏振以及矢量效應等。 8}z PDs 4P2p|Gc3 現(xiàn)代光學建模技術包含了幾何光學和物理光學兩大領域,幾何光學以費馬原理為基礎,通過折反定律來進行光線追跡,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效應;物理光學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雜系統(tǒng)進行仿真。 R]kH$0` d6W&u~ 為了滿足現(xiàn)代光學系統(tǒng)的建模需求,德國耶拿大學Prof. Wyrowski Frank開發(fā)了高速物理光學仿真軟件——VirtualLab Fusion,其集成了從幾何光學到物理光學的各種建模技術,如幾何光學算子、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,從物理光學角度進行快速地仿真;也可以使用傳統(tǒng)的光線追跡,對系統(tǒng)進行分析。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)進行求解,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換,這也進一步提高了模擬的效率。 4pDZ +}p !/F-EJOH6C 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習需求,訊技特推出了《VirtualLab Fusion入門與進階實用教程》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,包羅了光學成像、激光傳輸、光學測量以及光束整形等領域。 $
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=lF G4F~V't 期望通過此書,能夠幫助用戶快速地學習和掌握VirtualLab Fusion軟件,享受其為光學建模和仿真所帶來的便利與樂趣。 r|jBKq~ X7aj/:fXe 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。 Yk4ah$}%-^ gi
A(VUwI> Xp^>SSt:4 目 錄 )sEAPIka y9:o];/ 第一章 VirtualLab Fusion理論基礎 1 =c[mch%E 1.1 幾何光學和光線追跡 1 <
Lrd(b; 1.2 物理光學和光場追跡 1 [o'}R`5) 1.2.1 統(tǒng)一場追跡 3 or`"{wop 1.2.2 第二代場追跡 6 %MfT5*||f 第二章 VirtualLab Fusion安裝與更新 10 ^w
RD| 2.1 VirtualLab 版本說明及系統(tǒng)配置要求 10 YkV-]%c 2.2 VirtualLab安裝與更新 11 {.,y v>% 2.3 安裝過程中可能遇到的問題 18 =66,$~g{ 2.4 Windows高級系統(tǒng)設置推薦 22 )o_$AbPt 2.5 C2V文件導出和V2C文件導入 23 {*|$@%y! 第三章 VirtualLab Fusion快速入門 26 lce~6} 3.1 VLF圖形用戶界面介紹 26 "%t !+E>nr 3.2 光源 30 Bsz;GnD|r 3.2.1 基本參數(shù)(Basic Parameters) 31 Bq:: 5,v 3.2.2 光譜參數(shù)(Spectral Parameters) 33 l5k]voG 3.2.3 空間參數(shù)(Spatial Parameters) 35 cW $~86u"C 3.2.4 偏振(Polarization) 37 wa9{Q}wSa 3.2.5 模式選擇(Mode Selection) 38
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