波動光學模塊的案例
OAS波動光學仿真來助力
核心光路包含激光光源、分束器、照明與參考光路及記錄介質，廣泛用于三維顯示、精密計量、無損檢測、光學防偽等領域。本案例基于 OAS 波動光學模塊，完成全息記錄與再現全流程仿真，為系統設計、優化與評估提供專業工程支撐。
案例設置與操作
模型構建
基于 OAS 軟件三維建模與相干光仿真能力搭建全息光路模型，選用高斯相干光源，經分束元件形成物光與參考光支路。
物光經擴束準直照射物體后攜帶信息抵達記錄面，參考光經角度調控與物光形成穩定干涉場。軟件調用標準元件庫與材料數據庫，精準配置膜層、偏振、光敏介質參數，模型幾何結構與光學特性與實際工程裝置高度一致。
探測器設置
在全息記錄平面部署相干場探測器，同步采集振幅、相位、光強與偏振信息，精準捕獲干涉條紋分布。合理設置采樣分辨率與接收視場，覆蓋有效記錄區域，濾除雜散光與系統噪聲。再現階段加載全息圖，以共軛參考光照明，在成像面部署三維場探測器，獲取再現光場空間分布、景深與成像質量等關鍵數據。
分析優化
采用 OAS 光束追跡與傅里葉衍射算法，快速生成全息干涉圖，量化提取條紋對比度、空間頻率、衍射效率等指標。再現階段精準復現物體三維像，還原景深與細節，支持 PSF、MTF、波前誤差等像質評估。依托參數化優化功能，迭代調整光程、角度、功率等參數，修正光路偏差，提升全息圖質量與再現成像清晰度。
總結
本案例通過 OAS 軟件完成全息照相記錄與再現全流程仿真，驗證了軟件在相干干涉、衍射成像與復雜光場分析中的高精度與高效率。OAS 憑借跨尺度仿真、光束追跡與矢量場傳播能力，為全息光學、三維成像提供一體化設計仿真平臺，顯著縮短研發周期、降低實驗成本，支撐全息技術工程化落地與性能升級。
展開 23，用comsol求解米氏散射公式，納米球的散射問題 ￥2500
</p><p>在之前第二篇文章的文獻中，作者已經給出米氏散射公式如下<img src="https://img.jishulink.com/upload/202304/9c6cb860894a4aafbf373876c4ba6f18.png" alt="捕獲.png"></p><p>作者對比了用 comsol波動光學模塊 和 米氏解析解 求解出的散射效率，發現二者吻合，從而證明確實用波動光學模塊計算出的結果正確。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202304/42d7ce04673649fb8191262b7608080d.png" alt="捕獲.png"></p><p><br></p><p>那么我現在也用comsol求解了上述的米氏散射公式，我用三種方法求解消光，散射效率：（1）波動光學模塊。（2）在comsol中手動敲入米氏散射公式。（3）用comsol內置好的米氏散射公式函數。發現三者求解的結果一致，能復現出論文，如下圖所示，證明了對散射，消光效率求解的正確性。
展開 comsol光電初學者案例
2.3基本函數設置方法，如插值函數、解析函數、分段函數等
2.4特殊函數的設置方法，如積分、求極值、求平均值等
2.5高效的網格劃分
3、前處理和后處理的技巧講解
3.1特殊變量的定義，如散射截面，微腔模式體積等
3.2如何利用軟件的繪圖功能繪制不同類型的數據圖和動畫
3.3數據和動畫導出
3.4不同類型求解器的使用場景和方法
COMSOL 仿真進階 RF及波動光學模塊仿真技術詳解
4、COMSOL 中 RF、波動光學模塊仿真基礎
4.1 COMSOL 中求解電磁場的步驟
4.2 RF、波動光學模塊的應用領域
5、RF、波動光學模塊內置方程解析推導
5.1亥姆霍茲方程在 COMSOL 中的求解形式
5.2 RF 方程弱形式解析，以及修改方法(模擬特殊本構關系的物質)
5.3深入探索從模擬中獲得的結果
（如電磁場分布、功率損耗、傳輸和反射、阻抗和品質因子等）
6、邊界條件和域條件的使用方法
6.1完美磁導體和完美電導體的作用和使用場景
6.2阻抗邊界條件、過度邊界條件、散射邊界條件、周期性邊界條件的作用
6.3求解域條件：完美匹配層的理論基礎和使用場景、 PML 網格劃分標準
6.4遠場域和背景場域的使用；6.5 端口使用場景和方法；
6.5波束包絡物理場的使用詳解；
7、波源設置
7.1散射邊界和端口邊界的使用方法和技巧（波失方向和極化方向設置、S
參數、反射率和透射率的計算和提取、高階衍射通道反射投射效率的計算）
7.2頻域計算、時域計算 7.3 點源,如電偶極子和磁偶極子的使用方法
7.4背景場的作用及使用方法
8、材料設置
8.1計算模擬中各向同性,各向異性,金屬介電和非線性等材料的設置
8.2二維材料,如石墨烯、MoS2 的設置；
8.3特殊本構關系材料的計算模擬(需要修改內置的弱表達式)
9、網格設置
9.1精確仿真電磁場所需的網格劃分標準 9.2 網格的優化 9.3
展開 計算電磁學模擬：使用哪個模塊？
在這種情況下， 波動光學模塊中的波束包絡法變得非常有吸引力。此接口求解以下方程：
其中，電場為 ， 是電場包絡。
附加場 是所謂的必須已知的相函數，并將其指定為輸入。幸運的是，對于許多光波導問題，確實是這種情況?？梢酝瑫r求解一個或兩個這樣的波束包絡場。當可以使用這種方法時，其優點是內存要求遠遠低于本節開頭介紹的全波方程式。其用法的其他示例包括定向耦合器模型以及光學玻璃中的自聚焦模型。
在 AC/DC 模塊、RF 模塊和波動光學模塊之間選擇
AC/DC 模塊和 RF 模塊之間的分界線有點模糊。問我們自己幾個問題會有所幫助：
我正在使用的設備會輻射大量能量嗎？我對計算諧振感興趣嗎？如果是這樣，則RF模塊更合適。
設備是否比最高工作波長的波長小得多？我主要對磁場感興趣嗎？如果是這樣，則 AC/DC 模塊更合適。
如果您正好介于兩者之間，那么將這兩種產品都包含在模塊庫中是合理的。
在 RF 模塊和波動光學模塊之間選擇需要詢問您自己的應用。盡管在時域和頻域上，麥克斯韋方程組的全波形式在功能上存在許多重疊，但在邊界條件上仍存在一些細微差異。存在適用于微波設備模擬的所謂集總端口和集總元件邊界條件，它們只包含在 RF 模塊中。還請記住，只有“波動光學模塊”包含波束包絡公式。
就材料特性而言，這兩種產品具有不同的材料庫：RF 模塊提供了一套通用的電介質基底，而波動光學模塊則在光學和紅外頻帶中包含了上千種不同材料的折射率。有關此內容以及其他可用材料庫的更多詳細信息，請參見此博客文章。當然，如果您對設備模擬需求有特定疑問，請與我們聯系。
下圖概述了這些模塊之間的近似分界線。
使用射線光學模塊追蹤射線
如果要模擬大小是波長數千倍的設備，則不再可能通過有限元網格來解析波長。在這種情況下，我們還在射線光學模塊中提供了幾何光學方法。
展開 
在電磁波仿真中定義材料屬性的 3 種方法
文章將介紹電磁波，頻域接口內使用的頻域形式 Maxwell 方程組，您可以在 RF 模塊和波動光學模塊找到這個接口。文章內容也適用于波動光學模塊的電磁波，波束包絡公式。
假設材料響應與場強線性相關，我們將能在頻域寫出 Maxwell 方程組，因此控制方程將能寫為：
此方程求解了工作（角）頻率
下的電場
，其中
是真空中的光速。其他輸入項包括以下材料屬性：
相對磁導率、
相對介電常數和
電導率。所有這些材料輸入可以是正值或負值、實值數或復值數，還可以是標量或張量。材料屬性可以隨頻率變化，不過如果我們只需分析一個相對較窄的頻率范圍，那一般不需要考慮該變化。
我們接下來將詳細分析每一種材料屬性。
電導率
電導率量化了材料的導電能力，是電阻率的導數。我們通常在穩態 (DC) 下測量材料電導率，從以上方程可以看出，材料的等效電阻率將隨頻率的升高而增大。我們通常假定電導率與頻率一致，不過我們稍后將討論幾個材料電導率會隨頻率變化的模型。
如果材料的電導率非零，當向材料施加電場后，它將開始傳導電流并會因電阻損耗而耗散能量，即焦耳熱。此時，溫度會上升，并導致電導率發生改變。您可以輸入任意函數或列表數據來表示電導率隨溫度的變化，也可以使用軟件內置的線性電阻率模型。
線性電阻率模型常用于模擬電阻率隨溫度的變化，公式為：
其中
指參考電阻率、
指參考溫度，
是電阻溫度系數。您可以指定或通過計算得到隨空間變化的溫度場
。
電導率作為實值數輸入，而且它也可以具有各向異性，即材料電導率會在不同的坐標方向發生變化。例如在層壓材料中，如果您不希望顯式模擬單獨的每一層，那就可以使用此方法。
展開 COMSOL光器件仿真，掌握這些控制方程和邊界條件就夠了
軟件平臺中的波動光學模塊專注于分析微米和納米光器件，例如：光纖、光柵、光波導、光子晶體、集成光路、激光器、石墨烯、表面等離激元器件等。光器件的分析過程可以包括光與其他物理場的耦合，包括：半導體物理、結構變形、傳熱、電光、磁光、聲光、幾何光學和波動光學的耦合等。
一、光學發展簡史
神說，要有光，就有了光。《圣經》的開篇就提到了光，人類對光的認識可以追溯到遠古時期。中國古代思想家墨子的“小孔成像”實驗揭開了實驗研究光學的時代。
小孔成像
從歐幾里得到牛頓，古代的科學家都認為光是一種沿直線傳播的微粒。這種學說可以很好地解釋光的反射定律和折射定律，但無法解釋光的干涉和衍射現象?；莞沟?em>波動說認為光和聲一樣，以球面波傳播。這兩種理論都分別解釋了光的部分性質，但都沒有揭示到光的本質。
三棱鏡對白光的色散
直到麥克斯韋的電磁場理論的出現，人類才認識到光是一種電磁波，光學和電磁學開始聯系在了一起。麥克斯韋方程組共有四個方程：描述電荷如何產生電場的高斯定律、描述磁單極子不存在的高斯磁定律、描述電流和時變電場如何產生磁場的麥克斯韋-安培定律、描述時變磁場如何產生電場的法拉第感應定律。
麥克斯韋方程組的微分形式
二、光器件仿真原理
從本質上看，仿真光器件就是計算得出光場（電磁場）在器件和周圍環境中如何分布，以及如何隨時間變化。當電磁場隨時間呈正弦變化且振幅不變時，我們稱之為頻域分析。當電磁場隨時間的變化非正弦，例如是方波、三角波或高斯波時，稱作瞬態分析。這兩種分析所求解的偏微分方程不同，但都是由麥克斯韋方程組推導得到。理解了麥克斯韋方程組，就掌握了探索光器件奧秘的鑰匙。COMSOL的波動光學模塊就是通過計算由麥克斯韋方程組得出的偏微分方程來仿真各類光器件。
展開 2026 | OAS光學軟件-幾何光學與波動光學跨尺度仿真
目錄
01
｜軟件概述
02
｜幾何光學解決方案
03
｜波動光學解決方案
04
｜軟件試用申請/聯系我們
01/軟件概述
OAS（Optical Advanced Software）是一款專業的光學工具。該軟件能夠在3D空間中通過序列和非序列光線追跡技術，精確模擬光學系統的性能表現。它不僅提供了真實的設計功能、精確的分析功能，還具備高性能的產品可視化能力，幫助用戶快速、高效地創建和修改光學系統設計，從初始概念階段到后續工程建造階段的迭代與優化。此外，軟件構建的光學模型能夠自動適配主流供應商的光學元件數據庫，為光學研究與實踐提供了極具價值的專業工具支持。
應用領域
OAS光學軟件在汽車制造、通信工程、虛擬現實、安防監控、工業檢測、光學儀器研發以及激光加工等眾多領域都有著極為廣泛且深入的應用。其憑借著先進的算法和強大的功能模塊，能夠精準地模擬光線傳播、分析光學系統的性能，為各領域的光學設計項目提供全面且高效的解決方案。
軟件主界面
軟件特色
OAS光學軟件支持從幾何光學到波動光學的跨尺度仿真，實現幾何光學下的序列與非序列光線追跡，以及波動光學的全維度分析，能夠滿足車燈設計、鏡頭像質評估、微納光學器件、激光應用系統、光波導系統等前沿領域的需求，為客戶提供全面且專業的解決方案。
展開 COMSOL光電和HFSS+CST天線仿真案例培訓
02
4、COMSOL中RF、波動光學模塊仿真基礎
4.1 COMSOL中求解電磁場的步驟
4.2 RF、波動光學模塊的應用領域
5、RF、波動光學模塊內置方程解析推導
5.1亥姆霍茲方程在COMSOL中的求解形式
5.2 RF方程弱形式解析
5.3深入探索從模擬中獲得的結果
（如電磁場分布、功率損耗、傳輸和反射、阻抗和品質因子等）
6、邊界條件和域條件的使用方法
6.1完美磁導體和完美電導體的作用和使用場景
6.2阻抗邊界條件、過度邊界條件、散射邊界條件、周期性邊界條件的作用
6.3求解域條件：完美匹配層的理論基礎和使用場景、 PML網格劃分的標
6.4遠場域和背景場域的使用；
展開 什么是光學計算？如何在 COMSOL 中分析光學計算器件
那么，我們如何在 COMSOL Multiphysics 中為這樣的光學系統建模呢？
我們使用 COMSOL 軟件的波動光學模塊進行建模的原因有很多。乍一看，射線光學模塊似乎也很合適，因為系統的大小比波長大幾個數量級。然而，對于馬赫-曾德爾調制器，我們主要關注的是干涉效應。射線光學模擬通常不會自動考慮干涉，因此不是理想的方法。
通過使用波動光學模塊，干涉將被自動考慮。使用這個模塊，我們就可以采用電磁波，波束包絡 接口，它非常適合處理這種大小的模型。波束包絡法特別適用于模擬長距離光束傳播問題，如我們之前的文章所述。 通過將場分離為緩慢變化的包絡函數和快速變化的相位因子的乘積，我們只需要根據包絡函數變化的速度對模型進行網格剖分。這在很多模擬中為我們節省了大量的計算資源，例如上圖所示的馬赫-曾德爾調制器，因為光束大部分時間都在自由空間中傳播，包絡函數沒有變化。在這個系統中，有兩個光束傳播方向——水平和垂直。波束包絡法的雙向公式是完美的選擇。我們使用以下設置來設定波矢量：
第一個波：
x = ewbe.k
y = 0
第二個波：
x = 0
y = -ewbe.k
如果固定 和 ，同時 在 0 到 內逐漸變化，就可以研究輸出場振幅和。這是通過在輸出邊界計算 ewbe.Ez 來完成的。然后我們可以在復平面上繪制 和 ，如下圖所示。該路徑描繪了一個閉環為 的變化。這是我們之前展示的推導所預期的。圖中的星號是使用前面提到的矩陣方程計算的，與輸出邊界的 ewbe.Ez 一致，正如前面預期的那樣。
左圖：經典馬赫–曾德爾調制器的二維模型，具有兩個 50:50 分束器 (BS) 和三個移相器，可將光的相位移動 , 和 。M 表示反射鏡。右圖：模擬 從 0 到 變化的場分布。 輸入振幅度 和 。
展開 學無止境 | 《ASAP 光學系統波動光學》線上精品課
全面的光學軟件產品
（點擊下方各軟件名稱可查看軟件介紹詳情）
ASAP 高級光學系統分析軟件
APEX 光機系統與分析軟件
SYNOPSYS? 光學設計軟件
Reflector CAD 車燈光學曲面自動設計軟件
DIFFRACT 波動光學模擬仿真
Sim 3D Max FDTD仿真軟件
Temprofile 多層模結構的激光熱模擬
Multilayer 光學膜結構模擬軟件
SimuLase 半導體設計分析軟件
RP Fiber Power 光纖激光器及光纖器件設計軟件
RP Resonator 激光諧振腔設計軟件
RP Coating 設計光學多層結構軟件
RP ProPulse 脈沖傳輸模擬
RP Q-switch 調 Q 激光器
RP Fiber Calculator 光纖計算器
Mathematica 科學計算軟件
······
查看更多產品請上武漢墨光官網http://www.asdoptics.com/products.php
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武漢墨光科技有限公司
展開 線下培訓 | 《 ASAP 光學系統波動光學 》 招生中
ASAP · 光學系統分析波動光學 · 線下培訓
波動光學（wave optics）波動光學是光學中非常重要的組成部分，內容包括光的干涉、光的衍射、光的偏振等，無論理論還是應用都在物理學中占有重要地位。粒子在光場或其他交變電場的作用下，產生振動的偶極子，發出次波。用這樣模型來說明光的吸收、色散、散射、磁光、電光等現象，甚至光的發射也是一般波動光學的內容。
ASAP 光學系統波動光學
-培訓主題-
武漢墨光計劃2023年07月24日-26日在武漢舉辦《 ASAP 光學系統波動光學》線下培訓，共計三天。
本次課程涵蓋光源構造方法和相干光線追跡的 ASAP 方法。學習如何在光線追跡過程中正確地對物體進行采樣，如何將場傳播到邊緣和通過孔徑，以及如何將當前場分解為一組新的光束，識別和糾正場傳播問題。還將介紹適當的相干通量計算以及故障排除程序。以下是培訓課程大綱：
01
培訓大綱
· 高斯光束概念；
· ASAP 中相干場傳輸；
· ASAP 中建模波動光學的相關命令；
· 建立相干光源；
· 通過光學系統的相干場傳輸；
· 計算相干場的振幅和相位；
· 如何對光源建模、傳輸和場計算正確采樣；
· 計算脈沖響應和光學傳遞函數；
· 剪切場的確定以及其對場的影響；
· 如何輸入任意場；
· 如何將場耦合到光纖和波導中；
· 如何處理空間和時間相干性；
· 如何檢測和校正問題；
· 相干輻射測量；
· 建模成像系統、二極管激光器、干涉儀、光柵、標準具等；
· 偏振；
· 建立偏振光源、偏振光線追跡、偏振通量計算。
展開 
線下培訓 | ASAP 光學系統波動光學正在招生中
波動光學（wave optics）波動光學是光學中非常重要的組成部分，內容包括光的干涉、光的衍射、光的偏振等，無論理論還是應用都在物理學中占有重要地位。粒子在光場或其他交變電場的作用下，產生振動的偶極子，發出次波。用這樣模型來說明光的吸收、色散、散射、磁光、電光等現象，甚至光的發射也是一般波動光學的內容。
武漢墨光將于2023年09月13日-15日在武漢舉辦《 ASAP 光學系統波動光學》線下培訓，共計三天。
本次課程涵蓋光源構造方法和相干光線追跡的 ASAP 方法。學習如何在光線追跡過程中正確地對物體進行采樣，如何將場傳播到邊緣和通過孔徑，以及如何將當前場分解為一組新的光束，識別和糾正場傳播問題。還將介紹適當的相干通量計算以及故障排除程序。以下是培訓課程大綱：
培訓主題
《 ASAP 光學系統波動光學》
培訓大綱
? 高斯光束概念
? ASAP 中相干場傳輸
? ASAP 中建模波動光學的相關命令
? 建立相干光源
? 通過光學系統的相干場傳輸
? 計算相干場的振幅和相位
? 如何對光源建模、傳輸和場計算正確采樣
? 計算脈沖響應和光學傳遞函數
? 剪切場的確定以及其對場的影響
? 如何輸入任意場
? 如何將場耦合到光纖和波導中
? 如何處理空間和時間相干性
? 如何檢測和校正問題
? 相干輻射測量
? 建模成像系統、二極管激光器、干涉儀、光柵、標準具等
? 偏振
? 建立偏振光源、偏振光線追跡、偏振通量計算
舉辦單位：
武漢墨光科技有限公司
培訓日期：
2023年09月13日-15日（三天）
培訓費用：
4800元/人（8月25日前報名可享受八五折優惠，不與墨光其他優惠同時使用。）
展開 線下培訓 | 《 ASAP 光學系統分析波動光學》正在招生中
ASAP · 光學系統分析波動光學 · 線下培訓
波動光學（wave optics）波動光學是光學中非常重要的組成部分，內容包括光的干涉、光的衍射、光的偏振等，無論理論還是應用都在物理學中占有重要地位。粒子在光場或其他交變電場的作用下，產生振動的偶極子，發出次波。用這樣模型來說明光的吸收、色散、散射、磁光、電光等現象，甚至光的發射也是一般波動光學的內容。
· 培訓主題
·
ASAP 光學系統波動光學
武漢墨光計劃2023年06月14日-16日在武漢舉辦《 ASAP 光學系統波動光學》線下培訓，共計三天。
本次課程涵蓋光源構造方法和相干光線追跡的 ASAP 方法。學習如何在光線追跡過程中正確地對物體進行采樣，如何將場傳播到邊緣和通過孔徑，以及如何將當前場分解為一組新的光束，識別和糾正場傳播問題。還將介紹適當的相干通量計算以及故障排除程序。
展開 線上培訓 | 第15期《 ASAP 光學系統分析波動光學》招生中
· 培訓主題
·
ASAP 光學系統波動光學
武漢墨光將在2023年03月29日-31日舉辦《 ASAP 光學系統波動光學》線上培訓。共計三天18個課時。
本次課程涵蓋光源構造方法和相干光線追跡的 ASAP 方法。學習如何在光線追跡過程中正確地對物體進行采樣，如何將場傳播到邊緣和通過孔徑，以及如何將當前場分解為一組新的光束，識別和糾正場傳播問題。還將介紹適當的相干通量計算以及故障排除程序。
使用 2 種不同的方法求解高頻電磁場問題
請注意，在 RF 模塊和“波動光學”模塊均可以使用“電磁波，頻域”接口，不過其對應的功能稍有不同。本文討論的“全波”仿真在這兩個模塊中均可執行，但是“波束-包絡”仿真只能使用“波動光學”模塊。
本文內容來自 COMSOL 博客
