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前言 U!UX"r
E$yf2Q~ k 現(xiàn)代光學系統(tǒng)包含了不同類型的光學元件，如折射、衍射、微透鏡陣列、光柵以及全息和自由曲面等；元件尺寸的跨度可能從納米量級到米量級。同時，系統(tǒng)的光源也可能是不同的類型，如連續(xù)光源或脈沖光源、相干或部分相干光源等。有效的光學模擬需要對復雜光學系統(tǒng)中的光源及光學元件精確建模，從而實現(xiàn)各種光學效應的仿真再現(xiàn)，如干涉、衍射、相干、偏振以及矢量效應等。 ` r0
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g8qAJ4 現(xiàn)代光學建模技術包含了幾何光學和物理光學兩大領域，幾何光學以費馬原理為基礎，通過折反定律來進行光線追跡，能夠快速實現(xiàn)整個系統(tǒng)地仿真，但忽略了衍射和矢量等波動光學效應；物理光學通常以求解麥克斯韋方程組為主，如使用FDTD或者FEM等通用的全局麥克斯韋仿真求解器對整個系統(tǒng)進行求解，從而獲得完整的電磁場信息，但由于計算量大而無法對整個復雜系統(tǒng)進行仿真。 T7Qd
I[K%b 8_,wOkk_B 為了滿足現(xiàn)代光學系統(tǒng)的建模需求，德國耶拿大學Prof. Wyrowski Frank開發(fā)了高速物理光學仿真軟件——VirtualLab Fusion，其集成了從幾何光學到物理光學的各種建模技術，如幾何光學算子、平面波角譜法、瑞麗索墨菲算子、薄元近似和傅里葉模態(tài)法等，既能夠使用第二代場追跡或經典場追跡，從物理光學角度進行快速地仿真；也可以使用傳統(tǒng)的光線追跡，對系統(tǒng)進行分析。在VirtualLab中，我們根據場追跡的概念將系統(tǒng)分解成不同的區(qū)域，并選擇合適的麥克斯韋仿真求解器（建模技術）進行求解，之后通過序列或非序列方式將各個區(qū)域連接起來，從而達到對整個系統(tǒng)中求解麥克斯韋方程組的效果，以獲得完整的電磁場信息。另外，在7.3版本中我們引入了多種傅里葉變換算法，如經典的快速傅里葉變換、半解析傅里葉變換以及幾何傅里葉變換以實現(xiàn)不同類型光場在實際域與頻率域間的快速轉換，這也進一步提高了模擬的效率。 7 z0 uj i$ <v*$.o 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。 ]` Gz_e f%%En5e + 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。 S E-, 1p
NTX+7 < 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。 yW,#&>]# |
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第一章 VirtualLab Fusion理論基礎 1 `,]PM) iC
1.1 幾何光學和光線追跡 1 7Z
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