cF[[_ 前言
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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。
`Vwj|[0k 'Sc3~lm(dH 現(xiàn)代光學建模技術(shù)包含了幾何光學和物理光學兩大領(lǐng)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。
Tj{!Fx^H 7}r!%<^ 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(shù),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(shù))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(zhuǎn)換,這也進一步提高了模擬的效率。
*3<m<<>U Ac.z6]p 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(lǐng)域。
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