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統(tǒng)一化光學(xué)建模設(shè)計(jì)與分析平臺(tái)-VirtualLab快速入門 序言 光學(xué)仿真已經(jīng)是學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界普遍采用的產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)，它能縮短原型(prototype)產(chǎn)品上市的時(shí)間和花費(fèi)，可以說是各類光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)品研發(fā)商品化的促成科技(enabling technology)。更精確地說，光學(xué)仿真的核心技術(shù)在于以高速計(jì)算機(jī)計(jì)算能力，執(zhí)行光線追跡(ray tracing)的功能，在產(chǎn)品實(shí)際開模制造前，就能預(yù)知所研發(fā)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的性能，再比較產(chǎn)品需求規(guī)格，據(jù)以修正原始設(shè)計(jì)。本書即是教導(dǎo)如何使用德國LightTrans公司的VirtualLab軟件，以進(jìn)行光學(xué)仿真設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)或產(chǎn)品。 市面上絕大多數(shù)的光學(xué)仿真軟件，都是以計(jì)算機(jī)執(zhí)行所謂的“光線追跡(ray tracing)”的算法則，這在符合“幾何光學(xué)(geometrical optics)”假設(shè)的環(huán)境條件下，不失為一簡單快速的光學(xué)設(shè)計(jì)模式。然而，隨著近代光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展，許多的光學(xué)組件特質(zhì)，已經(jīng)由幾何光學(xué)的范疇，逐漸進(jìn)入“波動(dòng)光學(xué)(wave optics)”的微小設(shè)計(jì)領(lǐng)域，例如太陽能電池表面微結(jié)構(gòu)、LED照明微結(jié)構(gòu)等等；這些設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)都接近無法以 “光線追跡(ray tracing)”算法得到精確的仿真結(jié)果。而VirtualLab軟件結(jié)合了“光線追跡”和“場追跡(field tracing)”算法，能在所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品尺度，接近或小于光源波長時(shí)候，還能保證仿真結(jié)果的精確性，這是VirtualLab相較于其他光學(xué)仿真軟件所據(jù)有的獨(dú)一無二的功能，此特性正在急遽發(fā)展的微結(jié)構(gòu)光學(xué)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，有其不可或缺的重要性。 德國在光學(xué)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，一向執(zhí)世界牛耳地位，由德國Jena大學(xué)教授Frank Wyrowski所發(fā)明的VirtualLabTM光學(xué)設(shè)計(jì)軟件，更是世界級(jí)的精品軟件。VirtualLab軟件挾其獨(dú)特“場追跡(field tracing)”算法，快速地每月軟件功能更新的速度，成為唯一涵蓋“幾何光學(xué)”與“波動(dòng)光學(xué)”的統(tǒng)一光學(xué)建模平臺(tái)，此足以讓光學(xué)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的工程人員奉為圭寶，尤其能在紅火發(fā)展的新能源、新光源產(chǎn)業(yè)，發(fā)揮光學(xué)設(shè)計(jì)能力不可或缺的工具。而工具的教導(dǎo)使用，如果能有好的教材相配套，當(dāng)能發(fā)揮其“事半功倍”的效果，這是訊技公司數(shù)十年推廣仿真軟件的深切體認(rèn)，所以由熟悉VirtualLab操作的資深工程師團(tuán)隊(duì)，編譯完成此快速入門手冊(cè)，希望以母語教導(dǎo)的方式，嘉惠更多光學(xué)設(shè)計(jì)工程師們，能更快、更廣泛的來學(xué)習(xí)此一優(yōu)異的光學(xué)設(shè)計(jì)軟件�！豪淦鳌坏慕Y(jié)果必能『善其事』，能有大量人才投入蓬勃發(fā)展的新光源、新能源光學(xué)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，『量變生質(zhì)變』，必然會(huì)產(chǎn)生好的設(shè)計(jì)，產(chǎn)出關(guān)鍵專利，因而增加產(chǎn)業(yè)與國家的競爭力�；蚰茉诓痪玫膶恚c歐美日先進(jìn)國家，同躋世界舞臺(tái)，成為新能源、新光源光學(xué)設(shè)計(jì)的王國，當(dāng)指日可待。 黃忠偉 臺(tái)灣科技大學(xué) 光電工程研究所 光電科技中心 光電系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室 2011 03 01  目錄 序言 1 Preface 3 前言 5 第1章 VirtualLabTM概述 7 1.1 什么是VirtualLabTM？ 7 1.2 VirtualLabTM的安裝與啟動(dòng) 12 第2章 VirtualLabTM的理論基礎(chǔ)與基本設(shè)置 21 2.1 電磁簡諧波場 21 2.2 傳輸算子 24 2.3 光源 27 |
