干涉條紋仿真的案例
基于激光的邁克爾遜干涉儀和干涉條紋探測
摘要
邁克爾遜干涉儀是光學干涉測量的典型裝置。 裝置中的不同配置可能導致不同的干涉條紋，因此，它們之間的關系非常值得去深入研究。借助VirtualLab Fusion中的非序列追跡技術，可以輕松設置和配置邁克爾遜干涉儀，并在不同情況下顯示干涉條紋。在該示例中，展示了幾種典型情況下相應的干涉條紋。
建模任務
等效光程的計算結果
平移可移動反射鏡的計算結果
傾斜可移動反射鏡的計算結果
平移和傾斜可移動反射鏡的計算結果
VirtualLab 視圖
VirtualLab 流程
?設置入射高斯場
-基本光源模型
?設置組件的位置和方向
-LPD II：位置和方向
?設置組件的非序列通道
-非序列追跡通道設置
VirtualLab 技術
文件信息
進一步閱讀
-馬赫澤德干涉儀
-全視場光學相干掃描干涉儀
-用于光學測試的飛索干涉儀
展開 干涉檢測中條紋仿真失真？OAS光學軟件案例精準解困
馬赫曾德干涉儀-Z案例分析
簡介
馬赫曾德干涉儀作為經典的分波前干涉裝置，廣泛應用于光學檢測、精密測量、光通信等領域，其核心功能是通過光束分束、反射、合束產生干涉條紋，實現對介質折射率、光路相位差、物體微小形變等物理量的精準測量。OAS 光學軟件憑借強大的光束追跡能力、高精度仿真引擎及可視化功能，可高效完成馬赫曾德干涉儀的光路建模、參數優化與干涉效果模擬，為相關領域的研發設計提供可靠的仿真工具。
案例設置與操作
模型構建
采用 50/50 透反比組件，將入射光束分為兩束振幅相等的透射光與反射光；配置兩片高反射率反射鏡，分別引導兩束光沿不同光路傳播，通過調整反射鏡角度控制光程差；在合束光傳播路徑末端設置探測平面，定義平面尺寸、像素分辨率，確保干涉條紋細節清晰捕捉。
參數設置
基于 OAS 軟件的柔性光源建模模塊，選擇高斯光束類型，嚴格輸入核心參數：束腰半徑 250μm、中心波長 0.6328μm，同時設置光束發散角、偏振方向等輔助參數，確保光源模型與實際物理光源高度一致。OAS 支持多類型光源自定義，可通過參數化輸入快速匹配不同應用場景的光源需求。
性能優化
利用 OAS 軟件的光線追跡算法，設置高精度模式追跡，啟用相位追跡功能，同時配置光線采樣數量與傳播步長，平衡仿真效率與結果精度。
馬赫曾德干涉儀-Z的三維追跡圖
馬赫曾德干涉儀-Z的探測器結果圖
總結
本項目通過 OAS 光學軟件的精準建模、仿真分析與優化功能，成功解決了馬赫曾德干涉儀-Z設計難題，OAS 光學軟件可為光學干涉儀、激光器、光通信模塊等各類光學系統提供一站式仿真解決方案，助力科研機構與企業提升研發效率、降低實驗成本。
展開 基于激光的邁克爾遜干涉儀和干涉條紋探測
摘要
邁克爾遜干涉儀是光學干涉測量的典型裝置。 裝置中的不同配置可能導致不同的干涉條紋，因此，它們之間的關系非常值得去深入研究。借助VirtualLab Fusion中的非序列追跡技術，可以輕松設置和配置邁克爾遜干涉儀，并在不同情況下顯示干涉條紋。在該示例中，展示了幾種典型情況下相應的干涉條紋。
建模任務
等效光程的計算結果
平移可移動反射鏡的計算結果
傾斜可移動反射鏡的計算結果
平移和傾斜可移動反射鏡的計算結果
VirtualLab 視圖
VirtualLab 流程 ?設置入射高斯場-基本光源模型?設置組件的位置和方向-LPD II：位置和方向?設置組件的非序列通道-非序列追跡通道設置
VirtualLab 技術
文件信息
展開 干涉條紋研究
干涉測量是用于精確測量中最廣泛應用的技術之一。通過觀察和研究條紋圖案，可以判斷表面形狀質量或關于光譜帶寬的儀表信息。利用VirtualLab Fusion中非序列場追跡技術，可以輕松地設置和分析光學干涉儀。在這里提出兩個經典的基于邁克爾遜干涉儀的例子：一個高質量相干激光光源，另一個寬帶白光光源。
模擬使用氙氣燈作為光源的邁克爾遜干涉儀，充分考慮了光源的光譜特性（有限的相干長度）。
干涉條紋研究.....
干涉測量是用于精確測量中最廣泛應用的技術之一。通過觀察和研究條紋圖案，可以判斷表面形狀質量或關于光譜帶寬的儀表信息。利用VirtualLab Fusion中非序列場追跡技術，可以輕松地設置和分析光學干涉儀。在這里提出兩個經典的基于邁克爾遜干涉儀的例子：一個高質量相干激光光源，另一個寬帶白光光源。
基于激光的邁克爾遜干涉儀
借助VirtualLab Fusion中非序列追跡技術建立了該邁克爾遜干涉儀，并展示了不同配置中的干涉條紋。
白光邁克爾遜干涉儀
模擬使用氙氣燈作為光源的邁克爾遜干涉儀，充分考慮了光源的光譜特性（有限的相干長度）。
展開 34基于MATLAB的楊氏雙孔干涉條紋 ￥8.9
基于MATLAB的楊氏雙孔干涉條紋，可調節距離，孔的大小等參數，程序已調試通過，可直接運行。
干涉條紋精準度不足？OAS 軟件案例來解困
邁克爾遜等厚干涉案例分析
簡介
邁克爾遜干涉是光學領域經典的干涉現象，其等厚干涉表現形式在精密測量、光學元件質量檢測、光波動性驗證等場景中具有不可替代的應用價值。傳統物理實驗受環境振動、元件精度等因素影響，難以精準呈現等厚干涉的理想特征及參數變化規律。OAS 光學仿真軟件憑借高效的幾何光追跡算法、靈活的參數調控功能及可視化結果輸出能力，成為突破實驗局限、精準模擬干涉現象的核心工具。本文基于 OAS 軟件構建邁克爾遜干涉系統，實現等厚干涉現象的仿真分析與規律驗證。
案例設置與操作
模型搭建
啟動 OAS 軟件后，按照邁克爾遜干涉儀的標準光路，依次添加單色點光源、半透半反分束器、平面反射鏡 M1、平面反射鏡 M2 及接收屏組件。通過軟件的元件對齊功能，確保各光學元件的中心軸線共面共軸，保障光路傳播的準確性。
參數設置
關閉理想透鏡追跡功能，避免額外光學元件對干涉光路的干擾；在反射鏡 M2 的參數設置界面，將其傾角精準調整至 89.999 度，使 M1' 與 M2 形成微小夾角，滿足等厚干涉的產生條件；設置光源波長為單色光，光追跡精度調整為高精度模式，確保干涉結果的計算準確性。
仿真過程
完成模型搭建與參數配置后，啟動全局光追跡運算。OAS 軟件將基于幾何光學原理，逐光線計算其經分束、反射、疊加后的傳播路徑及光程差分布，自動生成接收屏上的干涉條紋圖像及數據文件。
等厚干涉時的三維追跡圖
探測器上形成的直條紋
總結
本案例通過 OAS 軟件成功實現了邁克爾遜等厚干涉現象的精準仿真，為光學研究與實踐提供了多重價值。在教學場景中，可幫助學習者直觀理解干涉原理及參數影響規律，彌補傳統實驗的直觀性不足。
展開 干涉條紋分析缺可靠工具？OAS 軟件馬赫曾德案例解難題
從觀測結果來看，干涉條紋呈現出均勻的平行等間距分布，符合馬赫曾德干涉儀在理想條件下的干涉特性，驗證了本次光路設置的合理性與準確性。此外，通過軟件的數據分析功能，還可對干涉條紋的間距、對比度等參數進行定量測量，若需進一步研究外界因素（如溫度、振動）對干涉條紋的影響，可在軟件中添加相應的擾動模型，開展更貼近實際應用場景的仿真分析。
馬赫曾德干涉儀-Y的三維追跡圖
馬赫曾德干涉儀-Y的探測器結果圖
總結
OAS 光學軟件憑借直觀的界面操作、精準的光學計算模型與豐富的結果分析功能，為馬赫曾德干涉儀等光學系統的仿真提供了高效工具。無論是基礎光學實驗教學，還是復雜光學設備的研發設計，均可借助該軟件降低實驗成本、縮短研發周期。
展開 [VirtualLab論文] VirtualLab Fusion仿真精密玻璃模壓成型所造成的衍射條紋
[圖片]
基于ASAP的散射光雙光束干涉仿真
基于ASAP的散射光雙光束干涉仿真
光的干涉是物理光學中最重要的現象之一。本文分析了MIT實驗視頻中的光學原理，提煉了其物理模型。視頻利用邁克爾遜干涉儀進行分振幅產生兩相干光，在接收屏上觀察到等傾圓紋。本文記錄了利用強大的光學設計軟件ASAP對該物理模型進行仿真的過程。
光學原理: 邁克耳孫干涉儀是應用光的干涉原理，測量長度或長度變化的精密的光學儀器，其光路圖如圖。
運行ASAP模擬結果：
ASAP 已持續在光學領域中發展，由代碼來指示光線如何與系統對象交互作用，來模擬其物理現象。仿真和分析的結果非常明了，能夠比現有其它軟件處理更多的光學系統仿真。 ASAP 在工業界廣泛應用于航天工程、生物光學產業、顯示器、反射器、光學測量科技、光通訊產業、照明系統、光導管系統等。
因此，對于光電專業的學生來說，用好 ASAP 不僅能讓我們在未來的課程設計中受益，更深層次的講，當我們畢業走進上述的工作崗位后，這種渴望探索的求知精神無疑是一筆隱形財富。于是抱著這樣的態度去做工程，這就成為我們學習和發展的優勢，比如當我們設計一個光學系統后想要模擬產品效果是否達到要求， 我們便可以利用 ASAP 強大的功能做出仿真， 發現其存在的問題，結合所學解決優化，以達到完善產品的目的。而每完成這樣的一次任務也就完成了一次自我升華，是對知識的沉淀，對經驗的累積，對視野的拓展。
展開 Ansys Lumerical | 針對多模干涉耦合器的仿真設計與優化
說明
本示例演示通過1×2端口多模干涉(MMI)耦合器計算寬帶傳輸和光損耗，并使用S參數在 INTERCONNECT 中創建 MMI 的緊湊模型。(聯系我們獲取文章附件)
綜述
低損耗光耦合器和光分路器是基于 Mach-Zehnder 的光調制器的基本組件，是集成電路的關鍵組成部分。通過在輸入和輸出波導處使用 taper 以確保輸入和輸出波導的模式與干涉區域之間的良好匹配，可以將損耗降至最低。EME 求解器非常適合表征這些器件，本例中的器件針對TE模式進行了優化，但該方法可以擴展到任何設計和極化。
運行和結果
第1步：優化 MMI 幾何結構
使用EME運行一系列參數掃描以優化 MMI 性能。
· 模式收斂掃描
確保每個單元格中的模式數量足以給出準確的結果，模式收斂掃描是確保仿真結果可靠的重要部分，應作為 EME 仿真文件初始設置的一部分來完成。下圖顯示輸出端口的傳輸結果收斂于約15種模式，稍大的值用于確保模式數量足以滿足本示例中使用的其他掃描（如波長、纖芯長度和錐形寬度）。右圖為從 field_profile 監視器獲得的電場強度。
· 波長掃描
EME 是一種單頻求解器，參數掃描是獲得寬頻結果所必需的。將波長掃描設置為1.5~1.6 μm，具有100個波長點，按波長掃描。波長掃描選項卡返回S矩陣，然后可以根據S矩陣的S21元素計算從端口1通過端口2的基本TE模式傳輸。下圖顯示了使用EME分析窗口中的波長掃描功能獲得的1.1 μm taper 寬度的 MMI 傳輸與波長的函數關系 。
· 纖芯長度掃描
確定纖芯的最佳長度。涉及改變區域長度的掃描非常適合EME求解器，因為幾乎可以立即獲得結果，下圖顯示了作為纖芯長度函數的傳輸。
展開 
Ansys Lumerical | 針對多模干涉耦合器的仿真設計與優化
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說明
本示例演示通過1×2端口多模干涉(MMI)耦合器計算寬帶傳輸和光損耗，并使用S參數在 INTERCONNECT 中創建 MMI 的緊湊模型。
綜述
低損耗光耦合器和光分路器是基于 Mach-Zehnder 的光調制器的基本組件，是集成電路的關鍵組成部分。通過在輸入和輸出波導處使用 taper 以確保輸入和輸出波導的模式與干涉區域之間的良好匹配，可以將損耗降至最低。EME 求解器非常適合表征這些器件，本例中的器件針對TE模式進行了優化，但該方法可以擴展到任何設計和極化。
運行和結果
第1步：優化 MMI 幾何結構
使用EME運行一系列參數掃描以優化 MMI 性能。
模式收斂掃描
確保每個單元格中的模式數量足以給出準確的結果，模式收斂掃描是確保仿真結果可靠的重要部分，應作為 EME 仿真文件初始設置的一部分來完成。下圖顯示輸出端口的傳輸結果收斂于約15種模式，稍大的值用于確保模式數量足以滿足本示例中使用的其他掃描（如波長、纖芯長度和錐形寬度）。右圖為從 field_profile 監視器獲得的電場強度。
波長掃描
EME 是一種單頻求解器，參數掃描是獲得寬頻結果所必需的。將波長掃描設置為1.5~1.6 μm，具有100個波長點，按波長掃描。波長掃描選項卡返回S矩陣，然后可以根據S矩陣的S21元素計算從端口1通過端口2的基本TE模式傳輸。下圖顯示了使用EME分析窗口中的波長掃描功能獲得的1.1 μm taper 寬度的 MMI 傳輸與波長的函數關系 。
纖芯長度掃描
確定纖芯的最佳長度。涉及改變區域長度的掃描非常適合EME求解器，因為幾乎可以立即獲得結果，下圖顯示了作為纖芯長度函數的傳輸。
展開 多模干涉解復用器和分路器數值仿真 ￥500
<p>本案例基于COMSOL軟件的射頻電磁波模塊建立了多模干涉的解復用器和分路器模型，進行了邊界模式分析，并仿真得到不同頻域下的磁場分布結果，如圖2和圖3所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/f3109e47688f4ff6b529db5bde50aaed.gif" alt="Untitled2.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖2 磁場數值仿真結果</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/377c8f9048334939a305d6557f5acb12.gif" alt="Untitled3.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖3 電場模數值仿真結果</strong></p><p>感興趣的朋友，可以下載模型源文件，歡迎交流合作</p>
展開 OAS 軟件剪切干涉仿真來解決
剪切干涉的三維追跡圖
剪切干涉的探測器結果圖
總結
OAS 光學軟件通過精準的物理建模與高效的數值計算，成功復現了剪切干涉的完整物理過程，其仿真結果與理論分析高度吻合，驗證了軟件在干涉光學系統設計中的可靠性。該案例展示了數字化仿真技術在光學檢測領域的應用潛力，為相關技術研發提供了從概念設計到性能優化的全流程解決方案。
案例分享 | 利用螺旋槳MSC Cradle和無限葉片數螺旋槳理論進行方向舵干涉時的性能仿真研究
Conference book of the Japan Society of Naval Architects and Ocean Engineers. 21st issue: p555-558
無限葉片數螺旋槳理論
螺旋槳/ 方向舵干涉仿真
仿真結果與實測結果的比較
小結
MSC Cradle里配置了無限葉片數螺旋槳理論功能后，使得螺旋槳和方向舵干涉狀態的計算成本大幅降低，而且仿真結果與實驗結果高度一致。MSC Cradle還可以考慮船體的干涉，是推進性能預測的工具。
