COMSOL光學軟件的案例
什么是光學計算？如何在 COMSOL 中分析光學計算器件
光學計算是替代當前電子計算機的另一種可能形式。在這篇文章中，我們將探討光學計算的概念，并解釋了光學矩陣乘法網絡是如何工作的。我們還討論了如何使用 COMSOL Multiphysics? 軟件及其附加產品——波動光學模塊對光學計算設備進行建模。結合這些產品的使用，展示了在模擬大型光學系統時應用波束包絡法的優勢。
光學計算簡介
摩爾定律
在過去的幾十年里，計算機的能力一直呈指數級增長。這種增長遵循摩爾定律，即集成電路中的晶體管數量每兩年翻一番，而計算機的成本將降低。這使得我們今天享有的大部分現代技術成為可能。例如，主流計算機芯片完全基于晶體管等電子元件，每塊芯片的晶體管數量幾乎每兩年就會翻一番。為了跟上這種增長，并在可控的功率效率下提高計算機芯片的性能，芯片上的電子元件(包括晶體管)的小型化既關鍵又不可避免。盡管工程師們在這方面做了出色的工作，將晶體管從厘米尺度縮小到納米尺度，但重要的是要認識到，最終基本的限制將阻礙這類設備的發展。例如，當一個電子元件的尺寸接近原子水平時，量子效應將導致其功能不穩定。科學和工程界長期以來一直在考慮電子計算機的替代形式。最近引起廣泛關注的一種替代是光學計算——指用光(光子)而不是電流(電子)進行計算。
雖然光學計算是一項新興技術，但光學在信息技術中的應用已經有相當長的一段時間了，特別是利用光進行信息傳輸。損耗極低的光纖可以以光速長距離傳輸信息。光纖網絡設備常用于數據中心甚至普通家庭。然而，在商業化方面，利用光進行計算仍處于起步階段。
光學中的數學計算
眾所周知，某些光學過程對應于數學計算。例如，考慮光的衍射。當光通過衍射介質時，本質上是在進行傅里葉變換積分。然而，光學系統是否可以像我們今天擁有的計算機一樣進行通用數學計算，可能還不是很清楚。目前，光學計算有許多不同的形式。
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 光學軟件使用實例：從Zemax導入光學系統
摘要
Zemax是一個分布均勻的光線追跡軟件。VirtualLab Fusion允許從Zemax文件導入具有完整3D位置信息和玻璃的光學系統。導入在兩個軟件包之間有著人性化的接口。導入過程后，光學系統的結構數據將在VirtualLab Fusion中顯示為幾個組件。VirtualLab允許將單個光學界面組合成組件。將Zemax系統導入VirtualLab后，可以通過光線追跡和場追跡來分析光學裝置。
導入Zemax 文件的預處理
?用戶PC需要安裝Zemax（最低版本15.5 SP2）。
??需要Zemax的有效許可證（需要插入加密狗）。
?在VirtualLab Fusion的全局選項對話框（Global Options Dialog）中，請將Zemax用戶數據的路徑（Path for Zemax User Data）設置為Zemax的“Glasscat”文件夾所在的地址。
導入Zemax鏡頭文件
在VirtualLab Fusion中，可以通過以下步驟導入Zemax文件：
?文件(File)→導入(Import)→導入Zemax系統(Import Zemax System)
?然后打開Zemax鏡頭樣本文件，其擴展名為“.ZMX”，其中包含結構數據。
?或者，您可以將Zemax文件拖放到VirtualLab中并執行導入。
?Zemax數據中的每個接口都對應于VirtualLab中的單個光學界面組件（Single Interface Components）。
展開 書籍推薦--光學設計：SYNOPSYS光學軟件實例
About this book
This volume and the accompanying SYNOPSYS? software on mini-CDROM is a supplement to Joseph M. Geary’s Introduction to Lens Design, a text that has meet with wide acceptance in classrooms and as a self-study guide for engineers, scientist and others wishing to develop an understanding of computer-aided optical design. Its purpose is to provide another software alternative, SYNOPSYS, for the book’s practical problems, which are worked with ZEMAX?. NOTE: This book DOES NOT replace Introduction to Lens Design, it is inteneded to be used along with it for the lens design theory.
SYNOPSYS is a full-featured, professional level optical design program that users of this book can run in demo mode; a limit of 12 surfaces in that mode is sufficient to work the problems found
展開 
在 COMSOL 中對自適應光學系統進行仿真
自適應光學的基本原理簡單但很強大。自適應光學系統使用一個波前傳感器來測量進入的波前。波前傳感器對進入的波前進行測量并計算校正值，然后將其應用于光學元件中，對波前進行實時校正。光學元件和系統的關鍵部分主要是一個由連接到光學表面的執行器陣列組成的可變形鏡，這個光學表面隨執行器的運動而變形。
可以基于如磁、靜電或壓電等不同的方法來驅動可變形鏡。如今，最常用的方法是微機電系統（MEMS）可變形鏡。最近，科學家們正在探索一些新的理論，如微光機電系統（MOEMS）和鐵磁流體反射鏡。
用超大型望遠鏡制作的 HIC59206 星的圖像，經過自適應光學系統的校正。來源：Wikimedia Commons。本文件經 Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported license 授權使用。
使用 COMSOL 多物理場仿真軟件模擬自適應光學系統
使用多物理場仿真對自適應光學系統進行設計有很多好處，特別是對帶有不同 MEMS 執行器的可變形鏡進行設計。COMSOL Multiphysics 仿真軟件平臺是對這類自適應光學系統中的關鍵部件進行建模的理想工具。
自適應光學，特別是它在天文系統中的應用，曾經是我們多次在用戶年會上重點討論的話題?，F代天體物理學是一門高科技科學，它從工業和研究之間的緊密聯系中獲取能量，用于解決宏大的科學項目中的各種工程挑戰。
天體物理學科學和工程的一個挑戰是開發大型先進望遠鏡，其鏡面直徑從幾米到高達 40 米。例如，目前正在夏威夷 Mauna Kea 天文臺建造的30 米望遠鏡，由于采用了創新的自適應光學系統，光學性能將比哈勃太空望遠鏡好近十倍。
展開 Comsol光熱和射線光學耦合 ￥1600
image_process=/format,webp/resize,w_219" alt="基于comsol的鋰電池疊片電化學耦合熱分析的圖1" width="219"></span></p><p><br></p><p>微顆粒受到光照射加熱周圍油液，周圍油液受熱折射率發生改變，同時導致入射光線偏折，散焦。</p><p><br></p><p><br></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202012/d4afe1410bf245aa9d026db4e226b522.gif" alt="2222.gif"></p><p><br></p><p>該案例嘗試使用comsol進行微顆粒的光熱和射線光學耦合，動圖如上展示的。</p><p><br></p><p><br></p>
展開 [光學工程] JCMsuite納米光學仿真分析軟件
JCMsuite是一款來自德國JCMwave公司、最適于復雜納米光學系統的仿真和設計軟件。它利用最先進的技術，為光學、連續介質力學和熱傳導問題提供快速準確的數值求解。它提供易用的腳本環境、可集成分析工具（如MATLAB、Python等）、機器學習優化技術等功能?！?JCMsuite是一款功能強大且靈活的仿真計算軟件，最適于復雜納米光學系統的仿真和設計。它利用最先進的技術，為光學、連續介質力學和熱傳導問題提供快速準確的數值求解。JCMsuite為您提供易用的腳本環境使用界面，并能完全集成在數據分析工具包中，且通過最新的機器學習技術優化您的光學系統。
01
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復雜光學系統的仿真
JCMsuite是一個完整且易用的有限元計算軟件，用于計算復雜納米光學系統中的電磁波、彈性和熱傳導。 基于數學和計算科學理論，JCMsuite擁有極短的計算時間、緊湊的數據空間需求和高度可靠性。
02
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分析和優化
JCMsuite包含用于高效地分析和優化納米光學器件或其他光學系統特性的工具。高級的機器學習技術可以有效地搜尋最佳設計，并顯著縮短開發時間。
03
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JCMsuite技術
JCMsuite是基于先進的數學方法和計算科學技術。它利用有限元方法（FEM）的強大功能和靈活性來實現快速準確的仿真計算，并使用最新的機器學習技術來優化復雜的光學系統。
1、CAD和網格劃分工具
JCMsuite幾何創建和網格劃分工具專門用于光子應用。
形狀和幾何形狀：可以使用線性或彎曲單元創建各種CAD幾何圖形，例如2D和3D基元、擠出、圓角形狀和自由形狀等。
展開 如何在 COMSOL 中建立線性和非線性光學模型
在這種情況下，折射率可以定義為所施加電場的二次函數，如下所示:
線性和非線性光學建模的總結性思考
本文討論了不同的光學材料，如 KDP、BK-7、LiNbO
3
、CdTe 和外電場下的硅。
這些材料表現出不同的線性和非線性現象，例如 SHG 效應、自聚焦效應以及線性和二次電場效應。
我們還研究了這些材料在激光工程領域、濾波器設計和光開關中的應用。
本文來自 ：COMSOL 博客
在光源與光學器件研發中的應用——OAS光學分析軟件
OAS 光學分析軟件是第?款國產?主研發的序列/?序列光學系統設計和分析軟件，具有完整的系統整體設計與優化的功能。目前，OAS 光學分析軟件已成為光源與光學器件研發領域的重要工具。它以卓越的光學模擬精度、全面的分析功能、靈活的優化工具和用戶自定義擴展功能，助力研發人員將復雜的光學產品快速轉化為市場上的成熟產品。以下是OAS軟件在光源與光學器件研發中的幾個關鍵應用：
1.精確模擬：光學設計的基石
OAS 光學分析軟件提供的精確光學模擬功能，使得研發人員能夠創建和模擬各種光源和光學器件。無論是點光源、線光源還是面光源，甚至是復雜形狀的LED陣列，OAS都能輕松應對。這種高精度的建模能力為后續的仿真和優化提供了堅實的基礎，使得設計結果更加貼近實際產品。
2.深入分析：優化光學性能
OAS 光學分析軟件的光學分析功能覆蓋了幾何光學和波動光學的廣泛領域。它能夠模擬光線在光源中的發射、傳播和分布過程，幫助研發人員評估光源的發光特性，如光強分布、顏色均勻性等，并進行光譜分析和車燈設計模塊的仿真。這些分析工具使得研發人員能夠精確控制光源的性能，滿足不同應用場景的需求。
3.優化算法：提升設計效率
OAS 光學分析軟件內置了多種優化算法，如蒙特卡羅模擬、光線扇/網格等。研發人員可以設定優化目標，并指定優化參數的范圍。OAS將自動調整光源的結構和參數，以達到最佳效果。這種靈活的優化模式使得設計師能夠更高效地實現設計目標，提高產品的競爭力。
4.集成設計：協同光學元件
在光源與光學器件研發中，OAS 光學分析軟件提供了靈活的模型組合和光線追跡功能，使得研發人員能夠方便地模擬光源與光學元件之間的相互作用，優化整個光學系統的性能。這種集成設計方法不僅提高了設計效率，還確保了光學系統在實際應用中的穩定性和可靠性。
展開 線上研討會 | OAS 光學軟件-生物醫學光學仿真
會議鏈接：https://meeting.tencent.com/dm/oMFleIBkeGvM
SYNOPSYS 光學設計軟件課程六十五：VR 眼鏡 pancake 光學設計
<p class="ql-align-justify">本文中，介紹的就是如何利用 SYNOPSYS 軟件建模設計一個三片式 pancake 折疊式光學系統。</p><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-justify">以下是初始結構參數，如下表所示：</p><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-center"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/sITFjEClTzAbChtjV5QVd7jicsx2qtMyfehT888BBLIVYTuvicaK9eHS44eM94JnibIrMc3rk9h2yvCH09FLIRvNw/640?wx_fmt=png&from=appmsg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1" alt="圖片" width="372"></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-center"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/sITFjEClTzAbChtjV5QVd7jicsx2qtMyfiabazCcXV8KBnPoOTSW0xlDSMx8Le5zc0vV6Wp1kHcJiavWnwS4wDABw/640?
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Ansys Zemax光學設計軟件技術教程：光學系統設計中如何使用玻璃替換方法
通過使用玻璃替換模板，您可以確保選擇的玻璃不僅僅符合光學標準，還符合其他重要標準。光研科技南京有限公司是國內可靠的Ansys Zemax光學設計軟件代理商！公司已經為廣大企業，研究所以及高校提供了很多優秀的相關產品和服務，在行業內建立了值得信任的口碑。
Ansys Zemax光學軟件
咨詢與訂購方式
聯系人：光研科技南京有限公司徐保平
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如何查看光學系統的衍射強度 | SYNOPSYS光學設計軟件課程第93課
本文主要講如何查看光學系統的衍射強度。在SYNOPSYS中查看光學系統的衍射強度通常會直接使用PSF，同時也會用到DIFF指令。
首先，我們打開鏡頭文件:‘SIMPLE_REFLECTOR.RLE’，在像質分析功能中選擇PSF：
鏡頭文件
請聯系工作人員獲取
此刻可以看到相關的衍射強度圖。
那么在SYNOPSYS上如何使用DIFF指令呢？它是在查看衍射鏡頭時經常用到的一個指令，類似于一個點擴散函數，例如，我們要檢查10以內的艾里斑直徑，這時就會用到DIFF這個指令。我們打開鏡頭文件：‘SIMPLE_REFLECTOR.RLE’。
得到如上圖所示鏡頭結構圖和鏡頭文件。然后重新創建一個宏文件并輸入DIFF指令，
保存為：‘SIMPLE_REFLECTOR.1.MAC’。
宏文件
請聯系工作人員獲取
接下來我們就得到了這樣一張二維衍射強度圖：
可以用有以下指令獲得沿單線穿過中心軸上場的衍射圖樣，同樣以80%的遮擋為例。重新創建一個宏文件并輸入：并保存為：‘SIMPLE_REFLECTOR.2.MAC’，
宏文件
請聯系工作人員獲取
可以得到這樣一張衍射強度圖，如圖所示艾里衍射環很明顯。
展開 基于comsol的光學環形波導諧振腔，三環諧振
三圓環 波導諧振.rar
（轉載至：百度百科、comsol官網）
最簡單的光環諧振器由直波導和環形波導組成。波導互相靠近放置，使得光在兩個結構之間相互影響。如果環周圍的傳播長度是波長的整數倍，則場發生諧振，并在環中形成一個強場。
一部分光在環形波導周圍傳播后，重新與直波導耦合，并干涉入射光。在諧振時，可以獲得完全相消干涉，而沒有透射光，使得光環諧振器成為理想陷波濾波器，阻止諧振波長的光。
光環諧振器是光子集成電路中具有研究價值的構件。由于在硅光子等集成電路中具有高折射率對比度，因此可以制造非常小的電路。
本次模型，三環波導諧振腔，設置了不同的半徑R，三個圓環將在不同的三個波長下出現諧振耦合，如下動圖中出現的波峰。
模型文件在文中開頭，需要的可以下載，加密文件如需密碼可以私信我。謝謝。
展開 光學系統像質受雜散光干擾？OAS 光學軟件剖析解難題
通過不斷調整設計參數并利用 OAS 軟件進行反復模擬驗證，可逐步優化庫克三片式鏡頭的光學性能，有效抑制雜散光的影響。
