bhOyx 前言
Xd)ba9{ +y6|Nq 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。
Wey-nsk pnxjuDN7}x 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。
(e=ksah3> V*=cNj 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。
"<v_fF<Y HAf.LdnzS 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。
0Y)b319B \S=!la_T@m 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。
j /)cdP yz9`1R2c 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。
,H1J$=X' }E*d)n| !Ya
+ 目 錄
>:W)9o }sPY+ZjV 第一章 VirtualLab Fusion理論基礎 1
:54|Z5h| 1.1 幾何光學和光線追跡 1
?9H7Twi+T 1.2 物理光學和光場追跡 1
thipfS 1.2.1 統(tǒng)一場追跡 3
66p_d'U 1.2.2 第二代場追跡 6
yZ0;