在單分子顯微鏡成像應(yīng)用中，定位精度是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。由于在某一方向上的定位精度與圖像在同一方向上的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(point spread function, PSF)的寬度成正比，因此具有較高數(shù)值孔徑(NA)的顯微鏡可以減小點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的寬度，從而提高定位精度。在這個(gè)案例中，我們演示了NA為0.99 (Inagawa等人，2015) 非常緊湊的反射顯微鏡系統(tǒng)的建模，并將使用VirtualLab Fusion的快速物理光學(xué)技術(shù)獲得的結(jié)果與參考文獻(xiàn)進(jìn)行比較。
任務(wù)描述
系統(tǒng)構(gòu)建模塊-光源
系統(tǒng)構(gòu)建模塊-物鏡
建？偨Y(jié)
光線(xiàn)追跡結(jié)果
結(jié)果:場(chǎng)追跡(真彩色)
與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較
VirtualLab Fusion技術(shù)
具有很高數(shù)值孔徑的反射顯微鏡系統(tǒng)
這個(gè)用例演示了如何使用VirtualLab Fusion的快速物理光學(xué)技術(shù)建模NA=0.99的高數(shù)值孔徑緊湊型反射顯微鏡系統(tǒng)。
高NA傅里葉顯微鏡的單分子成像
我們建立了一個(gè)完整的高NA傅里葉顯微鏡系統(tǒng)用于單分子成像。舉例說(shuō)明了界面上的菲涅耳損耗、光闌衍射的影響，并將模擬結(jié)果與參考數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。]]>
LCOS也可視為L(zhǎng)CD的一種，傳統(tǒng)的 LCD是做在玻璃基板上，LCOS則是做在硅晶圓上。前者通常用穿透式投射的方式，光利用效率只有3%左右，解析度不易提高；LCOS則采用反射式投射，光利用效率可達(dá)40%以上。
條件設(shè)置：
邊界條件：周期邊界條件
預(yù)傾角：85°
方位角：45°
偏振分束器方向：0°
液晶參數(shù)：Δn=0.079 負(fù)性液晶
光源：λ=550nm 水平線(xiàn)偏振光
反射率 V=1V
反射率 V=2V
反射率 V=3V
反射率 V=4V
反射率 V=5V
反射率 V=6V
不同電壓下的光學(xué)延遲值（單位：nm）
]]>自 1858 年以來(lái)，傅科刀口測(cè)試一直是一種簡(jiǎn)單且廉價(jià)的方法來(lái)確定凹面鏡的特性。 顧名思義，在這個(gè)測(cè)試中，刀刃（例如剃須刀片）被固定在光束的路徑中，靠近預(yù)期的焦點(diǎn)，以遮擋一半的光束。 然后在評(píng)估之前再次準(zhǔn)直傳輸?shù)膱?chǎng)。 由此產(chǎn)生的圖案提供了所用反射鏡形狀的表征。 此外，如果刀口的位置沿光軸發(fā)生變化，則在探測(cè)器平面上產(chǎn)生的光圖案也會(huì)發(fā)生變化。這種行為使用戶(hù)能夠精確地確定曲面鏡焦點(diǎn)的位置。
建模任務(wù)
系統(tǒng)構(gòu)建模塊——拋物面鏡
系統(tǒng)構(gòu)建模塊 – 球面鏡
系統(tǒng)構(gòu)建塊 – 光闌
系統(tǒng)構(gòu)建模塊——理想準(zhǔn)直透鏡
系統(tǒng)中應(yīng)用了理想化的透鏡功能，以確保刀口后視場(chǎng)的準(zhǔn)直。 因此，在這種情況下不考慮鏡片的表面和材料。 相反，透鏡為選定的波長(zhǎng)和焦距提供了理想的準(zhǔn)直功能。
可通過(guò)以下方式了解有關(guān)此功能的更多信息：
理想透鏡功能
模型總結(jié)
拋物面鏡：沿 Z 軸掃描
如果刀口非？拷裹c(diǎn)，衍射效應(yīng)會(huì)將光線(xiàn)塑造成預(yù)期的傅科甜甜圈形狀。 障礙物與焦點(diǎn)的距離越大，衍射效應(yīng)的影響就越小。
刀的孔徑定位...
與拋物面鏡的情況類(lèi)似，只有當(dāng)?shù)度兄苯臃旁诮裹c(diǎn)上時(shí)，衍射效應(yīng)才會(huì)發(fā)揮作用。 如果稍微移動(dòng)，障礙物只會(huì)導(dǎo)致場(chǎng)的截?cái)啵苍谧罱K檢測(cè)器平面中。
刀的孔徑定位.…
球面鏡：聚焦孔徑
檢測(cè)到的場(chǎng)具有與非焦點(diǎn)情況相同的靈敏度
檢測(cè)到的場(chǎng)比在非焦點(diǎn)情況下具有更高的靈敏度
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LITESTAR 4D Tunnel 配備了專(zhuān)為該項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的 2 個(gè)自定義功能：
一：涉及自動(dòng)導(dǎo)入保存在為Excel 文件中的預(yù)定義燈具的位置。接下來(lái)，設(shè)計(jì)人員在這個(gè)文件中填寫(xiě)LED燈具的光度曲線(xiàn)參考文件，以及每個(gè)位置的維護(hù)系數(shù)和光通量。這節(jié)省了正常項(xiàng)目開(kāi)發(fā)時(shí)間的 80% 以上。
二：專(zhuān)為 Autostrade per I'Italia 的定制版本創(chuàng)建，包括對(duì)投標(biāo)人提供的項(xiàng)目的自動(dòng)分析，以及將數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果保存在 Excel 文件中，并與 UNI 11095:2021 標(biāo)準(zhǔn)所需的參數(shù)進(jìn)行比較，項(xiàng)目分析時(shí)間可平均節(jié)省 90% 以上。
LITESTAR 4D Tunnel 允許根據(jù)以下建議和標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算照明參數(shù)：
CIE 88-2004
UNI 11095:2003 (Italy)
UNI 11095:2011 (Italy)
UNI 11095:2019 (Italy)
UNI 11095:2021 (Italy)
CEN CR 14380:2007 L20
OC/36-2015 L20 (Spain)
FRED用于LED建模
CAD導(dǎo)入
FRED可以導(dǎo)入IGES和STEP格式CAD模型，允許光學(xué)和機(jī)械元件的快速集成。
一些LED廠(chǎng)商網(wǎng)上提供CAD文件，如Cree，OSRAM，Philips Lumileds，Bridgelux。
光線(xiàn)文件導(dǎo)入
可以將光線(xiàn)文件可以動(dòng)態(tài)地加載到FRED的光源定義中。
一些LED廠(chǎng)商網(wǎng)上提供光線(xiàn)文件，如Cree，OSRAM，Philips Lumileds，Bridgelux。
數(shù)字化工具
數(shù)據(jù)表產(chǎn)生的數(shù)據(jù)圖光譜（曲線(xiàn)）圖可以被數(shù)字化，并用于生成光源波長(zhǎng)。
數(shù)據(jù)表產(chǎn)生的角分布曲線(xiàn)可以被數(shù)字化，并用于光源能量切趾。•
2-D機(jī)械圖紙可以被數(shù)字化，并用于生成精確的幾何形狀。
極坐標(biāo)計(jì)算下的強(qiáng)度
可以計(jì)算出角分布，從而與廠(chǎng)商的規(guī)格對(duì)比進(jìn)行模型驗(yàn)證。
彩色圖像
可以計(jì)算和渲染精確的彩色圖像，不僅提供比色法色度計(jì)算的數(shù)據(jù)（例如RGB值和色度坐標(biāo)），也提供彩色圖像分布的視覺(jué)效果情景圖。
可視化視圖
任何圖像或渲染可以顯示在三維視圖中，可以快速驗(yàn)證模型的設(shè)置，或者用于系統(tǒng)的可視化演示中。
FRED中的實(shí)際案例：創(chuàng)建LED模型
越來(lái)越多的LED廠(chǎng)商提供在其網(wǎng)站上的提供了CAD模型和光線(xiàn)文件（Cree,，OSRAM，Philips Lumileds和Bridgelux ）。第一種方法描述了使用CAD幾何體和光線(xiàn)文件導(dǎo)入和創(chuàng)建LED模型。第二種方法描述僅使用數(shù)據(jù)表說(shuō)明來(lái)建LED模型。整個(gè)例子使用的是Philips Lumiled公司的Amber LUXEON Rebel Color，零件編號(hào)LXML-PL01-0030。
方法1：CAD幾何體和光線(xiàn)文件
1、導(dǎo)入CAD幾何體
FRED的CAD導(dǎo)入功能可以很方便地導(dǎo)入任何STEP或IGES格式的文件。在CAD導(dǎo)入對(duì)話(huà)框包含的選項(xiàng)如給曲面和曲線(xiàn)隨機(jī)分配顏色，創(chuàng)造和獨(dú)立繪制曲線(xiàn)，將模型以陰影曲面或線(xiàn)框的形式顯示，并分配默認(rèn)的光線(xiàn)追跡控制集。圖1顯示導(dǎo)入的線(xiàn)框形式的LUXEON Rebel LED的CAD幾何體。注意，CAD幾何體設(shè)置為“不可追跡”，這意味著它不能在光線(xiàn)追跡中使用。它作為一個(gè)參考物，使得LED模型相對(duì)于系統(tǒng)中的其它元素處于正確的位置。
圖1.LUXEON Rebel LED的CAD模型導(dǎo)入到FRED，顯示在線(xiàn)框中。
2、導(dǎo)入光線(xiàn)文件
可以將光線(xiàn)文件直接加載到Detailed Source的“Positions/Directions（位置/方向）”標(biāo)簽中，如2圖所示。在FRED中支持的光線(xiàn)文件格式有：FRED緊湊型光線(xiàn)集（* .fcr）；ASAP分布文件（*.dis）；ProSource二進(jìn)制格式支持從Zemax、OPTICAD和TracePro中導(dǎo)出的文件；支持LightTools和TracePro的ASCII /Text格式；LucidShape二進(jìn)制文件。FRED允許用戶(hù)決定是使用光線(xiàn)文件中的所有光線(xiàn)或是用戶(hù)指定的子集。顯然，所使用的光線(xiàn)越多，該模型越準(zhǔn)確。然而，必須找到速度和光線(xiàn)數(shù)目之間的平衡點(diǎn)。通常在使用大量光線(xiàn)進(jìn)行全部的光線(xiàn)追跡之前先使用一個(gè)較小的子集進(jìn)行測(cè)試。
圖2.Detailed optical source（詳細(xì)光源）對(duì)話(huà)框顯示導(dǎo)入光線(xiàn)文件的選項(xiàng)。
3、設(shè)置正確的功率和單位
取決于導(dǎo)入的光線(xiàn)文件的格式，F(xiàn)RED可以讀取并為L(zhǎng)ED光源分配一個(gè)功率值，在彈出的窗口中顯示功率的設(shè)置？梢圆樵(xún)LED數(shù)據(jù)表來(lái)驗(yàn)證該值，因?yàn)閺S(chǎng)商通常會(huì)針對(duì)不同功率的LED提供單個(gè)光線(xiàn)文件。如果光線(xiàn)文件中沒(méi)有指明功率大小，則默認(rèn)值為1？梢栽贒etailed Source（詳細(xì)光源）的Power（功率）標(biāo)簽中輸入光源功率。FRED定義功率的單位有瓦特、流明或任意單位。圖3顯示了LED模型，白色繪制的是新定義的光源光線(xiàn)。
圖3.從光線(xiàn)文件中導(dǎo)入光線(xiàn)的LED模型
4、數(shù)字化光譜
FRED有一個(gè)易于使用的數(shù)字化工具，它可以從一張BMP或JPEG格式的圖中提取光譜數(shù)據(jù)點(diǎn)，如圖4所示。數(shù)字化的光譜可以被分配給光源。每個(gè)FRED文檔都有專(zhuān)門(mén)用于創(chuàng)建、管理、和繪制光譜的文件夾。光譜可指定為高斯，黑體或采樣。采樣的光譜類(lèi)型是數(shù)字化光譜的一個(gè)合適選擇。
圖4.基于數(shù)據(jù)表中光譜能量分布曲線(xiàn)的Amber LUXEON LED光譜的數(shù)字化。
5、模型驗(yàn)證
FRED極坐標(biāo)網(wǎng)格計(jì)算的強(qiáng)度與數(shù)據(jù)表提供的角分布結(jié)果對(duì)比，可用于驗(yàn)證LED模型。FRED中Directional Analysis Entity（直接分析實(shí)體）可以用來(lái)分析。該DAE是專(zhuān)為光線(xiàn)過(guò)濾、計(jì)算和在球形極坐標(biāo)網(wǎng)格上顯示光強(qiáng)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的。圖5顯示了Lumileds LUXEON Rebel的角分布圖（左）與相應(yīng)的FRED模型分布（右）良好的一致性。
圖5.LUXEON Rebel LED的角分布圖，（左）廠(chǎng)商提供的圖，（右）FRED仿真的圖。
方法2：僅僅使用數(shù)據(jù)表
1、創(chuàng)建光源
創(chuàng)建一個(gè)新的Detailed Source，將光線(xiàn)位置設(shè)置為“Random Pane（任意平面）（一個(gè)平面上隨機(jī)排列的點(diǎn)）”，以避免光線(xiàn)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。輸入所需的光線(xiàn)數(shù)目并使用Isotropic（各向同性）角分布將光線(xiàn)方向指定為“一定角度范圍內(nèi)隨機(jī)進(jìn)入”。角度分布圖將被用于定義光線(xiàn)的方向（步驟4）；將分布設(shè)置為Isotropic設(shè)置確保了不存在二次內(nèi)部切趾。角分布圖代表了遠(yuǎn)場(chǎng)輻射方向模型，所以應(yīng)使用小的光線(xiàn)網(wǎng)格（在遠(yuǎn)場(chǎng)中發(fā)射器近似為一個(gè)點(diǎn)光源）。
2、設(shè)置正確的功率和數(shù)字化光譜
按照上述方法1中所述步驟3和步驟4操作。
3、數(shù)字化的角分布作為功率切趾
就像可以為光源分配數(shù)字化光譜一樣，也可以為定向功率切趾分配數(shù)字化角分布來(lái)模擬LED的角度擴(kuò)散。線(xiàn)性和極坐標(biāo)圖都可以被數(shù)字化。圖6示出的一個(gè)極坐標(biāo)切趾圖的數(shù)字化。簡(jiǎn)單的LED燈模型是通過(guò)這一步完成的。
圖6.基于極坐標(biāo)圖的Amber LUXEON Rebel LED的角分布的數(shù)字化圖像
這兩種方法的比較
通過(guò)計(jì)算距LED模型多個(gè)距離平面上的照度分布，來(lái)比較上述的兩種方法，如圖7所示。兩個(gè)模型用5000000條光線(xiàn)進(jìn)行了仿真，分布看起來(lái)非常相似，主要區(qū)別在于光線(xiàn)文件模型具有較低的輻照度。模型使用不同光線(xiàn)集時(shí)變化較小。注意，即使距離光源2mm，屬于近場(chǎng)區(qū)域范圍，輻照分布也非常相似。
圖7.距離光源2、4、8、16毫米時(shí)的照度分布。在模擬仿真中使用了5M條光線(xiàn)。處于每個(gè)距離的兩幅圖像有相同的規(guī)格。
專(zhuān)注于FRED的一個(gè)工具：彩色圖像
FRED有一個(gè)分析工具，Color Image，用于彩色可視化和色度計(jì)算。例如，可以組合不同權(quán)重的多個(gè)波長(zhǎng)，并合成相應(yīng)的顏色。圖8顯示出了四個(gè)不同顏色的LED燈透過(guò)準(zhǔn)直透鏡并照射屏幕上。渲染的彩色圖像顯示在3D視圖在屏幕上。使用FRED的可視化視圖功能可以將任何分析圖顯示在3D視圖中。圖9顯示了完整的彩色圖像計(jì)算結(jié)果窗口。
圖8.四個(gè)單波長(zhǎng)的LED穿過(guò)準(zhǔn)直透鏡并在屏幕上重合。混合四個(gè)LED得到的彩色圖像由彩色圖像由彩色圖像分析功能進(jìn)行渲染，并通過(guò)可視化視圖功能顯示在3D視圖中。
圖9.彩色圖像分析結(jié)果窗口顯示4個(gè)窗格（左上至右下）：RGB值渲染的彩色圖像；X灰度橫截面；Y灰度橫截面；色度圖與色度坐標(biāo)。
顯示在圖9中的彩色渲染具有定義的結(jié)構(gòu)。這些LED是立方模型發(fā)射器，中間是一個(gè)圓形的鍵合焊盤(pán)。這是幾個(gè)關(guān)鍵內(nèi)部結(jié)構(gòu)的建模的一個(gè)例子，表示了近場(chǎng)模式的相關(guān)方面。準(zhǔn)直透鏡置于發(fā)射器的前焦點(diǎn)，準(zhǔn)直透鏡不僅提供了良好的準(zhǔn)直效果，而且將發(fā)射器的結(jié)構(gòu)成像到遠(yuǎn)場(chǎng)中去，如在屏幕上看到的。如果達(dá)到的效果是不理想，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的情況，有兩種解決辦法：移動(dòng)透鏡或使用非成像光學(xué)器件。將透鏡移動(dòng)到離LED更遠(yuǎn)的地方，改變發(fā)射器的焦點(diǎn)，結(jié)構(gòu)消失了，如圖10所示。光束更加發(fā)散，但只是只發(fā)生了微小的改變。非成像光學(xué)器件，例如一個(gè)收集器或反射器，也可用于引導(dǎo)光線(xiàn)，而無(wú)需創(chuàng)建不需要的結(jié)構(gòu)。
圖10.將透鏡稍微遠(yuǎn)離LED時(shí)的顏色渲染，可以消除圖8中顯示的發(fā)射器的結(jié)構(gòu)看出
]]>反射式金字塔波前傳感器的仿真
本用例展示了使用VirtualLab Fusion的場(chǎng)追跡技術(shù)對(duì)反射金字塔波前傳感器進(jìn)行建模的過(guò)程。針對(duì)不同類(lèi)型的一階像差計(jì)算得到的特征圖案。
傅科刀口檢驗(yàn)的建模
福柯刀口試驗(yàn)是一項(xiàng)著名的歷史試驗(yàn)，用于確定給定凹面鏡的特性。在這個(gè)用例中，我們?yōu)榍蛎骁R和拋物面鏡的測(cè)試進(jìn)行了建模。]]>
對(duì)于集成光子電路中的無(wú)源光器件，s矩陣通常是研究的熱點(diǎn)。它描述了通過(guò)端口/波導(dǎo)進(jìn)入設(shè)備的電磁場(chǎng)如何傳播到設(shè)備的所有端口。s矩陣的項(xiàng)是繼承磁場(chǎng)振幅變化和相移的復(fù)數(shù)。一個(gè)完整的器件網(wǎng)絡(luò)通常是通過(guò)計(jì)算所涉及結(jié)構(gòu)的所有s矩陣，然后求解電路的全局耦合s矩陣來(lái)簡(jiǎn)化的。
上述器件的散射模擬涉及兩個(gè)步驟。首先，計(jì)算進(jìn)入器件的波導(dǎo)模式。這些都不是像平面波源那樣的解析解，因此它們是用有限元數(shù)值方法得到的。對(duì)于二維環(huán)形諧振腔，計(jì)算了一維傳播模式(平板波導(dǎo)模式)。
在本案例中，所有進(jìn)入器件的波導(dǎo)具有相同的幾何形狀。通過(guò)環(huán)形諧振腔和兩個(gè)平行波導(dǎo)的組裝，建立二維幾何結(jié)構(gòu)：
下圖為電場(chǎng)近場(chǎng)的x分量和光強(qiáng)的對(duì)數(shù)圖：
（1） OptiFDTD提供了一個(gè)周期性關(guān)系編輯器。它允許我們定義具有不同單元屬性的不同周期關(guān)系。
（2） OptiFDTD中的VB腳本可以加載/編輯二進(jìn)制關(guān)系，輕松實(shí)現(xiàn)“單元開(kāi)”或“單元關(guān)”。
時(shí)域入射波可以設(shè)置為覆蓋所需波長(zhǎng)區(qū)域800nm-1550nm的脈沖。
（1） 以下模擬將橫向入射光束設(shè)為高斯場(chǎng)。
（2） 但是，光纖模式完全可以得到求解并設(shè)置為OptiFDTD的橫向入射光束。
檢測(cè)采樣波長(zhǎng)的傳輸光束（對(duì)于圖案1）
傳輸功率譜
遠(yuǎn)場(chǎng)轉(zhuǎn)換
（1）FDTD主要進(jìn)行近場(chǎng)模擬，更長(zhǎng)距離的模擬要求更多CPU時(shí)間和內(nèi)存使用。
（2）然而，OptiFDTD提供遠(yuǎn)場(chǎng)轉(zhuǎn)換工具，當(dāng)用戶(hù)定義距離時(shí)可以得到遠(yuǎn)場(chǎng)圖案。
遠(yuǎn)場(chǎng)轉(zhuǎn)換
波長(zhǎng)λ=1.0μm，z =1,000μm的遠(yuǎn)場(chǎng)
遠(yuǎn)場(chǎng)轉(zhuǎn)換
波長(zhǎng)λ=0.8μm，z =10,000μm的遠(yuǎn)場(chǎng)
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超短脈沖是激光材料加工應(yīng)用中一個(gè)很有前途的工具。一方面，超短脈沖通常在熱控制和精度等方面顯示出優(yōu)越性；另一方面，由于色散效應(yīng)，在通過(guò)一個(gè)完整的光學(xué)系統(tǒng)傳播后保持脈沖持續(xù)時(shí)間可能是一個(gè)挑戰(zhàn)。在這個(gè)例子中，我們根據(jù)選定的例子研究了脈沖增寬和材料色散之間的關(guān)系。
系統(tǒng)構(gòu)件—光源
系統(tǒng)構(gòu)件—元件
系統(tǒng)構(gòu)件—監(jiān)測(cè)器
本例中使用的Pulse Evaluation Detector，自動(dòng)計(jì)算出預(yù)定點(diǎn)的波長(zhǎng)和時(shí)域的電磁場(chǎng)。
-可以在一個(gè)給定的空間位置分析完整的相位與頻率。
-相位與頻率的線(xiàn)性擬合總是很強(qiáng)，因此主導(dǎo)了完整的相位，但只包含了時(shí)移的信息。此外，強(qiáng)的線(xiàn)性相位導(dǎo)致了大數(shù)量的采樣點(diǎn)。
-因此，對(duì)殘余相位（從完整相位中提取線(xiàn)性擬合）進(jìn)行估計(jì)，它以較低的數(shù)值計(jì)算決定了時(shí)間脈沖輪廓。
輸出脈沖—時(shí)域脈沖包絡(luò)
VirtualLab Fusion技術(shù)
隨著超快光學(xué)領(lǐng)域新技術(shù)的出現(xiàn)，向目標(biāo)發(fā)射超短脈沖已成為一項(xiàng)越來(lái)越重要的任務(wù)。為此，通常使用帶有金屬或電介質(zhì)層鍍膜的鏡子。因此，研究所選類(lèi)型的反射鏡對(duì)傳播脈沖特性的影響具有特別重要的意義。在這個(gè)用例中，我們以鍍銀鏡和高反射（HR）介質(zhì)涂層鏡為例，通過(guò)比較系統(tǒng)中的脈沖傳播來(lái)說(shuō)明這種效果。
建模任務(wù)
系統(tǒng)構(gòu)建模塊—元件
系統(tǒng)構(gòu)建模塊—探測(cè)器
總結(jié)—元件
光線(xiàn)和場(chǎng)追跡結(jié)果
脈沖評(píng)估——銀鏡振幅
脈沖評(píng)估-銀鏡半高全寬
脈沖評(píng)估——鏡面振幅
脈沖評(píng)估——介質(zhì)鏡半高全寬
不同反射鏡類(lèi)型的最終脈沖比較
100fs脈沖的結(jié)論
•眾所周知，金屬表面整體上具有較低的色散效應(yīng)，因此銀涂層可以很好地保持脈沖持續(xù)時(shí)間，但反射率較低。
•HR介電TiO2-SiO2涂層保持峰值和半高全寬相當(dāng)穩(wěn)定，因?yàn)樵谄湓O(shè)計(jì)頻率范圍內(nèi)使用時(shí)，色散效應(yīng)幾乎為零。
30fs脈沖的結(jié)論
•對(duì)于較短的脈沖持續(xù)時(shí)間，所研究的HR電介質(zhì)涂層產(chǎn)生加寬的半高全寬和降低的峰值振幅。
VirtualLab Fusion技術(shù)
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簡(jiǎn)介
天文光干涉儀能夠?qū)崿F(xiàn)恒星和星系的高角分辨率的測(cè)量。首次搭建的天文光干涉儀分別由菲索（1868）和邁克爾遜（1890）提出。邁克爾遜恒星干涉儀于1920年成功地測(cè)出參宿四的直徑，F(xiàn)如今，恒星干涉儀可用于前沿研究，如外行星識(shí)別和恒星的超高分辨率（4豪弧秒）成像。在本文中，一種經(jīng)典的邁克遜恒星干涉儀將會(huì)在FRED里面進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。
恒星干涉儀設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)如圖1所示。干涉儀由四個(gè)反射鏡、一對(duì)小孔、一個(gè)正透鏡和一個(gè)探測(cè)儀組成。
考慮恒星的測(cè)量。恒星由一個(gè)多色光光源模擬，它在一個(gè)小的角度范圍內(nèi)照射干涉儀，這對(duì)應(yīng)于它的角直徑。正常入射在兩個(gè)路徑P1和P2之間沒(méi)有光程差。然而，進(jìn)入到干涉儀中光線(xiàn)的光程差會(huì)隨著角度的增大而增大。探測(cè)器上生成的干涉圖樣的一些例子如圖2所示。
全局變量的腳本
條紋可見(jiàn)度是光源角度范圍、光譜含量、小孔半徑和兩個(gè)外反射鏡（M1和M2）之間的距離d的函數(shù)。在實(shí)際中，改變反射鏡間距可以獲得預(yù)期的未知值：光源的角度范圍。為了觀(guān)察干涉圖樣上這些變量每個(gè)的影響，使用FRED內(nèi)置的BASIC腳本環(huán)境，可以寫(xiě)入帶有全局變量的嵌入式腳本。這些變量如圖3所示。全局變量允許用戶(hù)對(duì)腳本化FRED模型進(jìn)行調(diào)整，而不需要直接編輯腳本本身。
圖3 邁克爾遜恒星干涉儀的全局腳本變量
嵌入式腳本可以用于產(chǎn)生具有合適波長(zhǎng)和角距的光源，來(lái)代表恒星對(duì)象。實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的的一種方法是產(chǎn)生一對(duì)相干的平面波光源：一個(gè)光源就位于M1之前，另一個(gè)就位于M2之前。每個(gè)光源都有基于光源光譜的合適的波長(zhǎng)和相對(duì)功率，并且在提供的角度直徑內(nèi)的任意方向傳播。一旦所有的光源創(chuàng)建好，相干光線(xiàn)追跡就會(huì)執(zhí)行。在探測(cè)器平面上的輻照度和彩色圖會(huì)得到計(jì)算并顯示出來(lái)。為了模擬邁克爾遜恒星干涉儀的運(yùn)行，額外的循環(huán)可以添加到腳本中，它會(huì)在每一步掃描反射鏡間距并計(jì)算條紋可見(jiàn)度。條紋可見(jiàn)度的第一個(gè)極小值會(huì)出現(xiàn)在d=λ0/(2θ)處，其中λ0是恒星（發(fā)光）的中心波長(zhǎng)，θ是以度為單位的角距。
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鏡面涂層對(duì)脈沖特性的影響
我們展示了不同的鏡面涂層對(duì)超短脈沖特性的影響，如峰值和脈沖持續(xù)時(shí)間。
擴(kuò)散介質(zhì)中的脈沖展寬
我們研究超短脈沖的擴(kuò)展與脈沖傳播的不同材料的色散之間的關(guān)系。]]>
以下是由Litestar 4D關(guān)于道路明的案例
1. 工程數(shù)據(jù)
1.1 場(chǎng)景信息
1.2 燈具/測(cè)量信息
A CS14055_STRADA-IP-2X6-T5414.33 0.80 50 % 255,255,2 8 1 CS14055_STRADA-IP-2X6-T(CS14055_STRADA-IP-2X6-
(CS14055_STRADA-IP-2X6-
2. 燈具資料
2.1 帶燈具的2D平面視圖
2.2 燈具表格
2.3 瞄準(zhǔn)點(diǎn)概述表
3. 結(jié)果表格
3.1 水平照度 Values on: 地面
4. 偽色圖
5. 效果圖
]]>本文的目的是介紹FRED的材料性質(zhì)方面一些高級(jí)的設(shè)定，這些設(shè)定共分成以下幾個(gè)部份。
雙折射晶體和偏振光干涉
光源偏振設(shè)置
雙折射材料方向和其他設(shè)定
干涉結(jié)果和光線(xiàn)性質(zhì)查看
漸變折射率(GRIN)材料
腳本設(shè)置漸變折射率材料
定性模擬結(jié)果
雙折射晶體和偏振光干涉
偏振光干涉現(xiàn)象在實(shí)際中有很多應(yīng)用，這里要模擬的是一種典型的雙折射干涉實(shí)驗(yàn)，設(shè)置如下圖所示：左側(cè)是偏振光源，偏振方向是在xy平面且與x軸夾角45度，所有光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)指向一點(diǎn)。接下來(lái)光線(xiàn)經(jīng)過(guò)方解石平板，厚2mm，光軸方向沿z 軸。然后光線(xiàn)通過(guò)偏振片，偏振片方向與光源方向垂直（xy 平面，與x 夾角-45度），偏振片是通過(guò)設(shè)置偏振鍍膜來(lái)實(shí)現(xiàn)的。最右邊是接收分析面，光線(xiàn)在這里停止，用來(lái)計(jì)算光強(qiáng)。
圖1. 系統(tǒng)設(shè)置
下面設(shè)置雙折射材料。在材料文件夾下右擊，選擇新建材料（create a new material），選擇類(lèi)型為取樣雙折射材料或旋光性物質(zhì)（sampled birefringent and/or optically active material），波長(zhǎng)設(shè)置為0.5875618，o光和e光的折射率分別設(shè)為1.66 和 1.49，光軸方向設(shè)置為z軸（0，0，1）。
圖2. 雙折射材料
偏振片是通過(guò)偏振鍍膜來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如下新建偏振鍍膜。右擊鍍膜文件夾，新建鍍膜，類(lèi)型選擇偏振/波片鍍膜瓊斯矩陣(Polarizer/Waveplate Coating jones matrix)，然后默認(rèn)的就是沿x軸偏振鍍膜。
圖3. 偏振鍍膜
右擊光源文件夾并選擇新建詳細(xì)光源。命名為Diverging beam，光源的類(lèi)型選擇為六邊形平面，方向選擇從某點(diǎn)發(fā)出，并且把這一點(diǎn)選在z軸負(fù)軸的某一點(diǎn)(0,0,-20)。設(shè)置光源設(shè)為相干光，在偏振(polarization)選項(xiàng)卡里設(shè)置光源偏振類(lèi)型和方向?yàn)榫(xiàn)性偏振，方向?yàn)閤軸方向（下面通過(guò)把光源沿z軸選擇-45度來(lái)調(diào)整偏振方向，當(dāng)然也可以在這里設(shè)置偏振方向?yàn)槟骋粋(gè)特定點(diǎn)方向，但是用前一種方法在需要改變光源偏振方向時(shí)會(huì)更方便一些）。然后設(shè)置光源位置和旋轉(zhuǎn)，將光源位置設(shè)置在(0,0,-3)，沿z軸選擇-45度。
圖4. 光源方向
圖5. 光源相干性設(shè)置
圖6. 光源偏振設(shè)置
圖7. 光源位置和旋轉(zhuǎn)
在幾何結(jié)構(gòu)文件夾(geomertry)下右擊，選擇新建透鏡(lens)。如下如設(shè)置半徑10，厚度2，雙面曲率為0，在原點(diǎn)處，并且把方解石材料的套用在該透鏡上。如下圖所示。
圖8. 新建方解石平板
在幾何結(jié)構(gòu)文件夾下(geometry)下右擊，新建基本元件(create element primitive)，平面(plane)，半長(zhǎng)寬分別是10單位，旋轉(zhuǎn) -45度，向z軸負(fù)方向平移5個(gè)單位。把偏振鍍膜套用在偏振片上。
圖9. 新建偏振片
同樣步驟建立接收面，半長(zhǎng)寬分別12，位置在(0,0,10)處。
圖10. 接收面
設(shè)立分析面，并且套用在接收面上。這里分析面對(duì)尺寸設(shè)置為可以自動(dòng)匹配到數(shù)據(jù)范圍。
圖11. 分析面
到這里設(shè)置已經(jīng)完畢，整個(gè)系統(tǒng)看起來(lái)像下圖的樣子，也可以到 Edit/Edit View Multiple Surfaces 下查看各個(gè)表面的材料，鍍膜，光線(xiàn)控制等性質(zhì)。
圖12. 整體系統(tǒng)
圖13. 各個(gè)表面性質(zhì)
現(xiàn)在定性討論一下干涉的效果。因?yàn)楣庠磁c偏振片的偏振方向垂直，所以只有偏振方向改變的光線(xiàn)能夠通過(guò)。光線(xiàn)通過(guò)單軸晶體時(shí)，分為o光(ordinary)和e光(extraordinary)，其中o光電場(chǎng)分量與主平面（光線(xiàn)與光軸組成的平面）垂直，e光電場(chǎng)分量與主平面平行，在晶體內(nèi)o光和e光的速度一般會(huì)不同（與光軸和光線(xiàn)方向有關(guān)），即等效折射率不同，所以?xún)煞N光分開(kāi)一個(gè)很小的角度，而且傳播同樣距離會(huì)有一個(gè)相位差。由于o光e光偏振角度不同，并不能直接相干，但是兩種光投影在偏振片上的分量是滿(mǎn)足相干條件的。兩種光的相位差是隨著傾斜角度變化的，所以隨著傾角的變化會(huì)出現(xiàn)明暗交替的環(huán)。
對(duì)于同一個(gè)傾角的光線(xiàn)，不同方位角的光線(xiàn)投影在單軸晶體上的的o光和e光分量大小不同，這些o光和e光投影在偏振片上分量也隨著方位角而變化，所以可以設(shè)想同一環(huán)上的光強(qiáng)也會(huì)隨著方位角而周期性變化。實(shí)際上，會(huì)在相干環(huán)上出現(xiàn)一個(gè)暗的十字刷。
下面追跡光線(xiàn)并且查看能量分布，如下圖所示。
這里改變了繪圖樣式和顏色級(jí)別，可以通過(guò)右擊圖表，選擇change color level 來(lái)設(shè)置。
圖14. 光線(xiàn)追跡效果
在 Analysis/Polarization Spot Diagram (Ctrl+Shift+L) 里查看分析面上的光線(xiàn)偏振情況，應(yīng)該都是方向?yàn)?45度的線(xiàn)偏光,如下圖所示。也可以將接收面移動(dòng)到偏振片之前，將接受面沿z軸的偏移量從10 單位長(zhǎng)度調(diào)整到3，查看一下這里光線(xiàn)的偏振情況？梢钥吹給光和e光在同一傾斜角，不同方位角時(shí)分量會(huì)不同。
圖15. 分析面上光線(xiàn)的偏振情況
圖16. 偏振片前光線(xiàn)的偏振情況
下面考慮將偏振片旋轉(zhuǎn)一定角度后干涉結(jié)果會(huì)如何變化，如下圖，將偏振片繞z軸旋轉(zhuǎn) -80度。
圖17. 將偏振片旋轉(zhuǎn)一定角度
圖18. 旋轉(zhuǎn)偏振片后的干涉情況
偏振干涉的干涉圖樣是千變?nèi)f化的，現(xiàn)在調(diào)整光軸方向傾斜一個(gè)小的角度，觀(guān)察會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果。晶體的光軸或者漸變折射率材料（GRIN）的方向可以在 Tools -> edit/view GRIN/Birefrigent Material position/orientation （查看調(diào)整漸變折射率材料/雙折射材料位置方向）中調(diào)整，分別選者材料和元件，調(diào)整位置或角度，如下圖所示。
圖19. 調(diào)整雙軸晶體晶軸方向
圖20. 光軸沿線(xiàn)x軸旋轉(zhuǎn)3度后的干涉圖樣
從上圖可以看出，傾斜光軸只是相當(dāng)于平移了干涉圖樣。]]>
在測(cè)量信號(hào)或數(shù)據(jù)的情況下，很難(如果不是不可能的話(huà))完全避免所有可能的噪聲源，因?yàn)檫@些噪聲源會(huì)干擾任何實(shí)驗(yàn)測(cè)量。但是，噪聲的存在會(huì)干擾數(shù)據(jù)的重要特征(例如，測(cè)量光譜的半寬譜)。
因此，有一些后期處理技巧可能會(huì)有所幫助。這里我們只討論一個(gè)這樣的工具:Savitzky-Golay濾波器，它通過(guò)對(duì)一組采樣點(diǎn)執(zhí)行回歸算法來(lái)平滑局部噪聲。在這個(gè)例子中，我們討論了VirtualLab Fusion中這個(gè)特性的選項(xiàng)和效果，并以一個(gè)綠色LED燈在60 nm帶寬下發(fā)射的光譜為例進(jìn)行了測(cè)試。
2.如何進(jìn)入Savitzky-Golay過(guò)濾器
對(duì)于每個(gè)實(shí)值數(shù)據(jù)數(shù)組，都可以在下面找到Savitzky-Golay濾波器
操作→
雜項(xiàng)→
Savitzky-Golay過(guò)濾器
3.可視化的過(guò)濾函數(shù)
4.影響過(guò)濾器-窗口大小
更大的窗口大小導(dǎo)致在擬合過(guò)程中考慮更多的采樣點(diǎn)，因此曲線(xiàn)更平滑。
更高的階數(shù)允許更詳細(xì)的曲線(xiàn)，但反過(guò)來(lái)也可以保留局部噪聲。
5.局部噪聲過(guò)濾
6.FWHM 檢測(cè)
7.等距的重采樣
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近場(chǎng)強(qiáng)度(偽色，對(duì)數(shù)尺度)在兩個(gè)截面和三角形網(wǎng)格的幾何結(jié)構(gòu)
計(jì)算域定義為xy平面上的一個(gè)平行四邊形。在第6行中，選擇了將y軸定義為坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸。球體由一個(gè)(旋轉(zhuǎn)的)扇形(23-33行)定義，基片由一個(gè)(旋轉(zhuǎn)的)平行四邊形定義。密度積分后處理可用于計(jì)算吸收截面。 通量積分后處理可用于計(jì)算散射截面。 (另外，遠(yuǎn)場(chǎng)計(jì)算/傅里葉變換后處理也可以用于獲得角相關(guān)的散射振幅) 在本例中，Export Fields后處理用于可視化目的。
data_analysis文件夾還包含一個(gè)腳本，其中幾何、材料、光源和計(jì)算參數(shù)可以設(shè)置，并在其中執(zhí)行波長(zhǎng)掃描，產(chǎn)生波長(zhǎng)依賴(lài)的吸收和散射截面計(jì)算(包括相應(yīng)的模板文件layout.jcmt、sources.jcmt、materials.jcmt、project.jcmpt)。 請(qǐng)注意，在這種情況下，JCMsuite是在Daemon模式下使用的，它允許同時(shí)執(zhí)行各種波長(zhǎng)的波長(zhǎng)掃描。 有了適當(dāng)?shù)挠布驮S可證，所有波長(zhǎng)響應(yīng)可以同時(shí)計(jì)算，允許快速計(jì)算整個(gè)參數(shù)掃描。
襯底頂部納米球基于波長(zhǎng)的吸收和散射
]]>光源是任何光學(xué)系統(tǒng)的重要組成部分，而能夠復(fù)現(xiàn)光源最相關(guān)的物理特性的模型是任何光學(xué)仿真成功的基礎(chǔ)。一個(gè)非常常用的光源是太陽(yáng)發(fā)出的光，其復(fù)雜的輻射光譜是其最顯著的特征之一(黑體光譜)。在這個(gè)用例中，我們以太陽(yáng)光為例，說(shuō)明了如何將測(cè)量到的光譜導(dǎo)入VirtualLab Fusion中，然后介紹了如何使用所述數(shù)據(jù)用作光學(xué)系統(tǒng)中光源的光譜組成。
建模任務(wù)
如何將測(cè)量到的太陽(yáng)光光譜(見(jiàn)下圖)導(dǎo)入到VirtualLab Fusion中，然后如何將其用作系統(tǒng)中光源的光譜組成？
地外太陽(yáng)光譜數(shù)據(jù)來(lái)自Wehrli, C. World Radiation Center (WRC), 615(1), 10-17, (1985).
在光學(xué)系統(tǒng)中使用光源
將光譜導(dǎo)入光源
邁克爾遜干涉儀實(shí)驗(yàn)
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我們演示了如何將實(shí)驗(yàn)測(cè)量的太陽(yáng)光光譜導(dǎo)入到VirtualLab Fusion中，以及如何使用它來(lái)描述光學(xué)系統(tǒng)中光源的光譜組成。此外，我們還演示了如何使用內(nèi)置的Savitzky-Golay濾波器來(lái)平滑導(dǎo)入測(cè)量數(shù)據(jù)中的潛在噪聲，這可能是在仿真中使用實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)至關(guān)重要的第一步。
將測(cè)量的太陽(yáng)光譜導(dǎo)入VirtualLab Fusion
這個(gè)用例說(shuō)明了如何導(dǎo)入測(cè)量的地外太陽(yáng)光光譜，以及隨后如何在光學(xué)系統(tǒng)中使用該光譜。
Savitzky-Golay濾波函數(shù)
這個(gè)用例演示了Savitzky-Golay濾波器的使用，以平滑所測(cè)量的光譜。
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如今，大多數(shù)創(chuàng)新的AR&MR設(shè)備都是基于光波導(dǎo)或波導(dǎo)系統(tǒng)，結(jié)合微結(jié)構(gòu)來(lái)耦合光的輸入和輸出。VirtualLab Fusion能夠通過(guò)應(yīng)用我們獨(dú)特的物理光學(xué)方法對(duì)此類(lèi)設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)建模，包括所有效應(yīng)（例如相干、偏振和衍射）。我們通過(guò)對(duì)專(zhuān)利WO2018/178626中提到的設(shè)備進(jìn)行建模來(lái)證明這一能力，該設(shè)備由復(fù)雜的一維和二維菱形光柵結(jié)構(gòu)組成。
建模任務(wù)：專(zhuān)利WO2018/178626
任務(wù)描述
光波導(dǎo)元件
使用光波導(dǎo)組件，可以輕松定義具有復(fù)雜形狀區(qū)域的系統(tǒng)。此外，這些區(qū)域可以配備理想的或真實(shí)的光柵結(jié)構(gòu)，以充當(dāng)入射耦合器、出耦合器或出瞳擴(kuò)展器。
光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)
使用光波導(dǎo)組件，可以輕松定義具有復(fù)雜形狀區(qū)域的系統(tǒng)。此外，這些區(qū)域可以配備理想的或真實(shí)的光柵結(jié)構(gòu)，以充當(dāng)入射耦合器、出耦合器或出瞳擴(kuò)展器。
光柵#1:一維傾斜周期光柵
幾何布局展示了2個(gè)光柵：
•光柵1耦合器：層狀（一維周期性），例如傾斜光柵
•光柵2 EPE和輸出耦合器：交叉光柵（二維周期，非正交）
光柵#2：具有菱形輪廓的二維周期光柵
使用內(nèi)置調(diào)制介質(zhì)的具有傾斜脊的一維周期光柵結(jié)構(gòu)。
可用參數(shù)：
•周期：400納米
•z方向延伸（沿z軸的調(diào)制深度）：400nm
•填充系數(shù)（非平行情況下底部或頂部）：50%
•傾斜角度：40º
總結(jié)—元件
具有非正交二維周期的菱形（菱形）光柵結(jié)構(gòu)，通過(guò)定制接口實(shí)現(xiàn)。
可用參數(shù)：
•周期（錐間方向）：（461.88納米，800納米）
•調(diào)制深度：100nm
•填充系數(shù)：65%
•菱形網(wǎng)格的角度：30°
總結(jié)——元件
結(jié)果：系統(tǒng)中的光線(xiàn)
結(jié)果：
結(jié)果：場(chǎng)追跡
VirtualLab Fusion技術(shù)
]]>在為增強(qiáng)和混合現(xiàn)實(shí)（AR&MR）應(yīng)用設(shè)計(jì)光波導(dǎo)設(shè)備的過(guò)程中，所提供的視場(chǎng)（FOV）等參數(shù)是主要的興趣所在。為了突破可實(shí)現(xiàn)的最大視場(chǎng)的極限，人們研究了各種方法，例如在從入射耦合到出射耦合的傳播過(guò)程中分割視場(chǎng)的系統(tǒng)。一個(gè)非常流行的方法是所謂的 "蝴蝶出瞳擴(kuò)展"，即在FOV的正負(fù)部分使用兩個(gè)獨(dú)立的EPE光柵區(qū)域，這也被應(yīng)用于微軟的Hololens2。在這份文件中，我們展示了在VirtualLab Fusion中實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)EPE概念，它基于微軟的US9791703B1專(zhuān)利。
建模任務(wù)：基于專(zhuān)利US9791703B1的方法
任務(wù)描述
光導(dǎo)元件
有了光導(dǎo)組件，可以很容易地定義具有復(fù)雜形狀的區(qū)域的系統(tǒng)。此外，這些區(qū)域可以配備理想化的或真實(shí)的光柵結(jié)構(gòu)，作為入射器、出射器和擴(kuò)瞳器發(fā)揮作用。
輸入耦合和輸出耦合的光柵區(qū)域
為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們?cè)趫A形區(qū)域使用了兩個(gè)一維周期性入射耦合光柵（一個(gè)在第一表面，一個(gè)在第二表面）。這將導(dǎo)致FOV的左右部分的行為略微不對(duì)稱(chēng)，但可以通過(guò)將兩個(gè)光柵組合成一個(gè)單一的二維周期結(jié)構(gòu)（位于第一或第二表面）來(lái)克服這個(gè)問(wèn)題。
為了重新組合和耦合光線(xiàn)，一個(gè)一維周期性的出射耦合器被應(yīng)用，有一個(gè)矩形的區(qū)域。這是一個(gè)特殊的配置，為了使設(shè)計(jì)有更大的靈活性，可以用一個(gè)二維周期的出射耦合器來(lái)代替它。
出瞳擴(kuò)展器（EPE）區(qū)域
每個(gè)區(qū)域的形狀可以使用不同的方法和定義策略來(lái)非常靈活地定義。在這個(gè)例子中，兩個(gè)EPE都是由多邊形區(qū)域與兩個(gè)橢圓體結(jié)合起來(lái)定義的，以切割內(nèi)部部分。這些光柵是一維周期性的，旋轉(zhuǎn)角度為±35°（分別為左側(cè)和右側(cè)）。更多關(guān)于區(qū)域定義的信息在下面：
設(shè)計(jì)&分析工具
VirtualLab Fusion提供了一系列的工具來(lái)幫助 光學(xué)工程師設(shè)計(jì)和分析光導(dǎo)系統(tǒng)的任務(wù)。分析光導(dǎo)系統(tǒng)的任務(wù)，包括。
- 光導(dǎo)布局設(shè)計(jì)工具：
設(shè)計(jì)一個(gè)具有1D-1D光瞳擴(kuò)展的光導(dǎo)。它可以作為您系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
- k域布局工具。
分析你的設(shè)計(jì)的耦合條件。
- 尺寸和光柵分析工具。
檢測(cè)您的系統(tǒng)中的足跡，以確定 你的區(qū)域的大小和形狀。
總結(jié)-元件
結(jié)果：系統(tǒng)中的光線(xiàn)
只有光線(xiàn)照射到 "眼盒"（攝像機(jī)探測(cè)器）上：
所有在光導(dǎo)內(nèi)傳播的光線(xiàn)：
FOV：0°×0°
FOV：−20°×0°
FOV：20°×0°
VirtualLab Fusion技術(shù)
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請(qǐng)參見(jiàn)下面的兩個(gè)示例，一個(gè)包含一個(gè)帶有“蝴蝶”型EPE的設(shè)置，用于分割視場(chǎng)角（FOV），另一個(gè)示例說(shuō)明了組合擴(kuò)展器/輸出耦合器區(qū)域中的二維周期性菱形光柵結(jié)構(gòu)。
“蝴蝶”型EPE光波導(dǎo)
這個(gè)用例展示了一個(gè)具有所謂“蝴蝶”瞳孔擴(kuò)展的光波導(dǎo)系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于微軟的專(zhuān)利US9791703B1。
二維（菱形）光柵光波導(dǎo)
在本用例中，我們根據(jù)Wave Optics LTD.專(zhuān)利WO2018/178626的方法，對(duì)使用二維周期光柵結(jié)構(gòu)（菱形）的光波導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行建模。
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以下是由Litestar 4D關(guān)于建筑照明的案例
1. 工程數(shù)據(jù)
1.1 場(chǎng)景信息
1.2 燈具/測(cè)量信息
1.3 源信息
2. 燈具資料
2.1 帶燈具的2D平面視圖
2.2 燈具表格
2.3 瞄準(zhǔn)點(diǎn)概述表
3. 結(jié)果表格
3.1 水平照度 Values on: 地面
4. 偽色圖
5. 效果圖
]]>增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)(AR&MR)領(lǐng)域的新應(yīng)用引起了人們對(duì)帶有光柵區(qū)域的光波導(dǎo)系統(tǒng)的越來(lái)越多的關(guān)注，這些光波導(dǎo)系統(tǒng)用于輸入和輸出耦合以及擴(kuò)瞳目的。VirtualLab Fusion為這類(lèi)系統(tǒng)的仿真和設(shè)計(jì)提供了幾個(gè)強(qiáng)大的工具，其中一個(gè)是具有靈活光柵區(qū)域配置的光波導(dǎo)組件。然后，模擬受益于在VirtualLab Fusion中實(shí)施的“連接場(chǎng)解算器”方法，以及其有效的非順序建模技術(shù)。在此使用案例中，我們將介紹如何設(shè)置和配置光波導(dǎo)組件。
初始化光波導(dǎo)組件
光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的配置
光波導(dǎo)通道的配置
向光波導(dǎo)表面添加區(qū)域
將光柵添加到區(qū)域
在光柵子部分中，可以配置光柵的主要特性，如光柵周期和方向。
類(lèi)似于光波導(dǎo)部件，可以在區(qū)域通道部分中為每個(gè)單獨(dú)的光柵區(qū)域定義傳播通道。在光波導(dǎo)表面上定義的不同區(qū)域的通道可以不同，因此可以獨(dú)立于周?chē)砻娴闹魍ǖ肋M(jìn)行配置。
配置光柵順序
要將特定衍射級(jí)添加到在模擬中考慮的列表中，請(qǐng)使用光柵子部分的階次選擇選項(xiàng)卡中的添加階次。
然后在對(duì)應(yīng)表中指定所需的階次。在效率選項(xiàng)卡中，可以手動(dòng)輸入效率值，也可以根據(jù)實(shí)際光柵結(jié)構(gòu)計(jì)算實(shí)際的電磁光柵響應(yīng)。
3D光線(xiàn)跟蹤系統(tǒng)視圖
現(xiàn)場(chǎng)跟蹤結(jié)果
此外，光波導(dǎo)組件和光波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)還與場(chǎng)跟蹤及其各種探測(cè)器配合使用，以提供有關(guān)系統(tǒng)的更多信息。這些模擬還可以包括諸如偏振、相干性和來(lái)自孔徑的衍射等關(guān)鍵效應(yīng)，示例如下所示。
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