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前言 MP%pEUomev
Q0-}!5`E1$ 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(shí)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。 bT#re X0Z r?$q
現(xiàn)代光學(xué)建模技術(shù)包含了幾何光學(xué)和物理光學(xué)兩大領(lǐng)域，幾何光學(xué)以費(fèi)馬原理為基礎(chǔ)，通過折反定律來進(jìn)行光線追跡，能夠快速實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)地仿真，但忽略了衍射和矢量等波動光學(xué)效應(yīng)；物理光學(xué)通常以求解麥克斯韋方程組為主，如使用FDTD或者FEM等通用的全局麥克斯韋仿真求解器對整個系統(tǒng)進(jìn)行求解，從而獲得完整的電磁場信息，但由于計算量大而無法對整個復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行仿真。 @DK;i_i 7 J+cs^2 為了滿足現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)的建模需求，德國耶拿大學(xué)Prof. Wyrowski Frank開發(fā)了高速物理光學(xué)仿真軟件——VirtualLab Fusion，其集成了從幾何光學(xué)到物理光學(xué)的各種建模技術(shù)，如幾何光學(xué)算子、平面波角譜法、瑞麗索墨菲算子、薄元近似和傅里葉模態(tài)法等，既能夠使用第二代場追跡或經(jīng)典場追跡，從物理光學(xué)角度進(jìn)行快速地仿真；也可以使用傳統(tǒng)的光線追跡，對系統(tǒng)進(jìn)行分析。在VirtualLab中，我們根據(jù)場追跡的概念將系統(tǒng)分解成不同的區(qū)域，并選擇合適的麥克斯韋仿真求解器（建模技術(shù)）進(jìn)行求解，之后通過序列或非序列方式將各個區(qū)域連接起來，從而達(dá)到對整個系統(tǒng)中求解麥克斯韋方程組的效果，以獲得完整的電磁場信息。另外，在7.3版本中我們引入了多種傅里葉變換算法，如經(jīng)典的快速傅里葉變換、半解析傅里葉變換以及幾何傅里葉變換以實(shí)現(xiàn)不同類型光場在實(shí)際域與頻率域間的快速轉(zhuǎn)換，這也進(jìn)一步提高了模擬的效率。 0\Ga&Q0-(O riY [p, 目前，VirtualLab Fusion的光場追跡概念正在被越來越多的高校、研究所以及企業(yè)所接受，為了滿足越來越多用戶地學(xué)習(xí)需求，訊技特推出了《VirtualLab Fusion入門與進(jìn)階實(shí)用教程》書籍，書中既包含了建模理論的介紹，又包含了大量逐步講解的實(shí)用案例，包羅了光學(xué)成像、激光傳輸、光學(xué)測量以及光束整形等領(lǐng)域。 8[mj*^P wwh)B92Y5 期望通過此書，能夠幫助用戶快速地學(xué)習(xí)和掌握VirtualLab Fusion軟件，享受其為光學(xué)建模和仿真所帶來的便利與樂趣。 rul w6vTB(
K!on V3mR 感謝訊技的工程師們在此書的編撰過程中所付出的努力，由于時間有限，書中難免會有不足之處，還請各位同行及用戶不吝指正。書中自帶光盤中有軟件試用安裝程序及各章的案例，有興趣讀者可依次深入研究，若有任何問題，可隨時與我們聯(lián)系。 mZb[Fi
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目 錄 HT6+OK(~dJ
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第一章 VirtualLab Fusion理論基礎(chǔ) 1 X bL\l
1.1 幾何光學(xué)和光線追跡 1 b.sRB1
1.2 物理光學(xué)和電磁場仿真 2 aI W W[xZ
1.2.1 統(tǒng)一電磁場仿真 3 kr6^6I.
1.2.2 電磁場仿真 6 T!pj v8y@R
第二章 VirtualLab Fusion安裝與更新 10 Cec o^Mw
2.1 VirtualLab安裝與更新 10 _M9-n
2.2 VirtualLab 版本說明及系統(tǒng)配置要求 15 1pHt 3Vc(G
2.3安裝過程中可能遇到的問題 16 K_t! P
2.4 Windows高級系統(tǒng)設(shè)置推薦 18 _$YT*o@0J
2.5 C2V文件導(dǎo)出和V2C文件導(dǎo)入 20 -|&5 aH]
第三章 VirtualLab Fusion快速入門 24 268H!'!\
3.1 VLF圖形用戶界面介紹 24 ECF \/12
3.2 光源 29 E#A}J:
3.2.1 基本參數(shù)（Basic Parameters） 29 ^lCQHz
3.2.2 光譜參數(shù)（Spectral Parameters） 31 %?~`'vYoi
3.2.3 空間參數(shù)（Spatial Parameters） 34 r%^J3
3.2.4 偏振（Polarization） 36 6m!%X GZ T
3.2.5 模式選擇（Mode Selection） 37 (XJ0?;js=
3.2.6 采樣（Sampling） 39 *cnx p-)ub
3.3 光學(xué)元件 40 <4QOj W
3.3.1 真實(shí)光學(xué)元件編輯對話框 40 :KL5A1{
3.3.2 球透鏡（Spherical Lens） 44 ^lYa9k
3.3.3 衍射光學(xué)元件（Diffractive Optical Element） 46 f*Dy>sw
3.3.4 曲面（Curved Surface） 47 ^J_rb;m43
3.3.5 透鏡系統(tǒng)（Lens system） 47 56Gc[<nR
3.3.6 其它類型光學(xué)元件 49 &*r'Sx )V
3.4 探測器 49 ZQQ0}
3.4.1 探測器通用界面 50 FELTmQU V
3.4.2 光路圖內(nèi)的探測器 51 sHi
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