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'?3Hy|} 前言 IH>+P]+3"3 xFg=Tyq: 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。 T+sO(; F>^k<E?,C 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。 *:YW@Gbm K<s\:$VVh 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。 ;yHA.} |2n2 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。 :M=!MgD3w z2"2Xqy<U 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。 @Ki`g(],P Gc@ENE f 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。 Bljh'Qp>C vKaX,)P;? @Chj0wWZ> 目 錄 =FwFqjvl }O
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Q;JtLu1 f, ;sEV 第一章 VirtualLab Fusion理論基礎(chǔ) 1 VLQfuh; 1.1 幾何光學(xué)和光線追跡 1 (/qY*? 1.2 物理光學(xué)和電磁場仿真 2 bz}T}nj 1.2.1 統(tǒng)一電磁場仿真 3 T \0e8"iZ 1.2.2 電磁場仿真 6 ](T*f'LN 第二章 VirtualLab Fusion安裝與更新 10 =3 -G 2.1 VirtualLab安裝與更新 10 61gZZM 2.2 VirtualLab 版本說明及系統(tǒng)配置要求 15 _k
~bH\( 2.3安裝過程中可能遇到的問題 16 -sc@SoS 2.4 Windows高級系統(tǒng)設(shè)置推薦 18 ky!'.3yoI 2.5 C2V文件導(dǎo)出和V2C文件導(dǎo)入 20 [dt1%DD`M 第三章 VirtualLab Fusion快速入門 24 u!g<y 3.1 VLF圖形用戶界面介紹 24 J+z0,N[ 3.2 光源 29 8dL(cC 3.2.1 基本參數(shù)(Basic Parameters) 29 H 5sj%
v 3.2.2 光譜參數(shù)(Spectral Parameters) 31 [8)Zhw$ 3.2.3 空間參數(shù)(Spatial Parameters) 34 p=Vm{i7 3.2.4 偏振(Polarization) 36 *7-uQKp 3.2.5 模式選擇(Mode Selection) 37 ["@K~my~D* 3.2.6 采樣(Sampling) 39 Rjh/M`| 3.3 光學(xué)元件 40
Rl6E 3.3.1 真實光學(xué)元件編輯對話框 40 Gc
SX5c 3.3.2 球透鏡(Spherical Lens) 44 "I+wU`AIek 3.3.3 衍射光學(xué)元件(Diffractive Optical Element) 46 <PfW 3.3.4 曲面(Curved Surface) 47 :L\@+}{(c 3.3.5 透鏡系統(tǒng)(Lens system) 47 e%UFY-2 3.3.6 其它類型光學(xué)元件 49 ~G"6^C:x 3.4 探測器 49 ;itz`9T 3.4.1 探測器通用界面 50 jfgAI7;b 3.4.2 光路圖內(nèi)的探測器 51 g{a_{P 3.4.3 諧波場和諧波場集探測器 52 eb:u
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