場(chǎng)追跡的案例
非序列配置：如何使用光線追跡和場(chǎng)追跡的仿真設(shè)置
摘要
VirtualLab不僅能夠進(jìn)行光線追跡，也可以執(zhí)行場(chǎng)追跡。各種數(shù)值參數(shù)的規(guī)定可以對(duì)數(shù)值模擬進(jìn)行控制。在VirtualLab中，這通常由精度因子的規(guī)范來(lái)處理。本示例闡述了如何使用提供的精度因子來(lái)控制VirtualLab中的光線追跡和場(chǎng)追蹤引擎，并重點(diǎn)放在非序列仿真的設(shè)置上。
仿真設(shè)置概覽
以下將更詳細(xì)地解釋模擬設(shè)置：
總精度(第二代場(chǎng)追跡)
1 采樣精度
2 傅里葉變換精度
非序列光線/場(chǎng)追跡
3 能量閾值
4 最大級(jí)
5 通道分辨率精度
6 僅顯示在3D視圖中入射探測(cè)器的路徑
1. 采樣精度
? 采樣精度是一個(gè)用于在追跡期間控制光場(chǎng)信息準(zhǔn)確性的參數(shù)。
? 可以通過(guò)增加采樣精度因子來(lái)克服出現(xiàn)的意外人為現(xiàn)象。
2. 傅里葉變換精度
? 在VirtualLab中有幾個(gè)傅立葉變換算法。
? 根據(jù)場(chǎng)是位于其衍射區(qū)域還是幾何區(qū)域自動(dòng)選擇。
? 小的傅里葉變換精確度（例如0.01）迫使全局使用幾何傅里葉變換，其特點(diǎn)在于比衍射變換快得多。
? 另外，每個(gè)探測(cè)器都可以單獨(dú)強(qiáng)制使用幾何傅里葉變換。
? 可以通過(guò)在相應(yīng)檢測(cè)器的編輯對(duì)話框中激活“檢測(cè)器參數(shù)”選項(xiàng)卡下的“假設(shè)幾何場(chǎng)區(qū)域用于檢測(cè)器評(píng)估”復(fù)選框來(lái)選擇此項(xiàng)。
3. 能量閾值(非序列光線\光場(chǎng)追跡)
? 能量閾值是非序列追跡引擎的停止標(biāo)準(zhǔn)。
? 對(duì)于光能低于能量閾值的每一個(gè) 非序列光路，沿著路徑的光追跡將不做處理。
能量閾值：方案說(shuō)明
? 遇到玻璃板時(shí)透射和反射光能的示例性說(shuō)明。
? 在剩余能量達(dá)到可以忽略的水平之前，通常不需要很多反射。
? 在全反射的情況下，當(dāng)然應(yīng)該考慮許多相互作用。
? 下面顯示了能量閾值影響的一個(gè)例子。
展開(kāi) [VirtualLab] 如何利用場(chǎng)追跡控制衍射的包含
? 首先，利用光線追跡引擎對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行不包含衍射的分析；
? 然后，使用場(chǎng)追跡引擎對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，其中包含的衍射通常是自動(dòng)包含的，但是可以通過(guò)不同的用戶設(shè)置來(lái)控制。
4. 光線追跡系統(tǒng)分析
? 光線追跡系統(tǒng)分析器
- 通常開(kāi)始使用光線追跡系統(tǒng)分析器（Ray
- Tracing System Analyzer）分析您的系統(tǒng)。
? 用于演示工作流程的原理設(shè)置包括
- 球面波，默認(rèn)設(shè)置，但距離輸入平面（Distance to Input Plane）10毫米；
- 矩形孔徑，矩形孔徑（Rectangular Aperture）為1mm×1mm；
- 相機(jī)探測(cè)器默認(rèn)設(shè)置。
? 光線追跡引擎
- 接下來(lái)，應(yīng)該使用光線追跡引擎檢查探測(cè)器的輸出，而不包含任何衍射效應(yīng)。
5. 場(chǎng)追跡系統(tǒng)分析
? 第2代場(chǎng)追跡
- 現(xiàn)在，該系統(tǒng)可以在不包含衍射的情況下通過(guò)場(chǎng)追跡進(jìn)行分析。
- 這必須在檢測(cè)器設(shè)置中通過(guò)激活復(fù)選框來(lái)設(shè)置，假設(shè)檢測(cè)器評(píng)估的幾何場(chǎng)區(qū)域。
-因此，探測(cè)器上的強(qiáng)度圖沒(méi)有顯示出任何衍射效應(yīng)。
? 第2代場(chǎng)追跡
- 現(xiàn)在，該系統(tǒng)可以在包含衍射的情況下通過(guò)場(chǎng)追跡進(jìn)行分析。
- 這必須在檢測(cè)器設(shè)置中通過(guò)不激活復(fù)選框來(lái)設(shè)置，假設(shè)檢測(cè)器評(píng)估的幾何場(chǎng)區(qū)域。
- 在VirtualLab中，所需包含的衍射是由引擎自動(dòng)決定的。
- 因此，探測(cè)器上的強(qiáng)度圖顯示出衍射效應(yīng)。
? 第2代場(chǎng)追跡
- 在這個(gè)示例中，可以通過(guò)減小球面波到孔徑的距離來(lái)減小衍射的影響。
- 因此，到球面波輸入平面的距離減小到3mm。
展開(kāi) VirtualLab Fusion非序列光場(chǎng)追跡
摘要
通過(guò)考慮諧波場(chǎng)而非光線，光場(chǎng)追跡法對(duì)光線追跡法進(jìn)行了概括推廣。光場(chǎng)追跡法可以容許位于系統(tǒng)不同子區(qū)域的不同的建模技術(shù)進(jìn)行無(wú)縫連接。基于分解和互聯(lián)的理念，這篇文章介紹了非序列場(chǎng)追跡的基本概念，同時(shí)推導(dǎo)出了相應(yīng)的算子方程組和一個(gè)求解公式用于仿真。對(duì)問(wèn)題的求值需要局部麥克斯方程的解（分解）；并且隨著迭代過(guò)程的收斂實(shí)現(xiàn)解決方案在通過(guò)界面處的連續(xù)性（互聯(lián)）。通過(guò)使用引入的一種新的光路樹(shù)算法，對(duì)需要求解的局部問(wèn)題的數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化。最后，我們展示了一些選擇局部麥克斯韋方程組的案例和數(shù)值結(jié)果。
1. 簡(jiǎn)介
現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要高級(jí)模擬技術(shù)。通常，仿真過(guò)程中需要在時(shí)域或者頻域中求解麥克斯韋方程組。即使這些方程的解決方案已經(jīng)在過(guò)去數(shù)十年被廣泛的討論，使用比如有限元法（FEM），但由于以下主要原因，其在光學(xué)領(lǐng)域仍然非常具有挑戰(zhàn)性：（1）感興趣的波長(zhǎng)一般在1微米以下，有時(shí)甚至在100納米之下，（2）一個(gè)系統(tǒng)中的長(zhǎng)度量級(jí)可能在納米和米之間變化。應(yīng)用波長(zhǎng)532納米（綠光）的標(biāo)準(zhǔn)激光系統(tǒng)，使用特征尺寸僅有幾微米的結(jié)構(gòu)界面并且需要在一個(gè)系統(tǒng)中與數(shù)厘米或者米的結(jié)構(gòu)一同模擬。這表明物理光學(xué)模擬，例如，使用標(biāo)準(zhǔn)的有限元法，如今在標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)上并不可行。
另一方面，大部分光學(xué)系統(tǒng)可以通過(guò)使用近似的方法，實(shí)現(xiàn)足夠精確的模擬。尤其是光線追跡方法在光學(xué)模擬中得到了廣泛的使用。幾款基于光線追跡方法的商業(yè)工具在二十世紀(jì)八十年代隨著個(gè)人電腦技術(shù)的新興便已確立。然而，光線追跡方法有一些嚴(yán)重的限制，例如，當(dāng)系統(tǒng)中存在微結(jié)構(gòu)時(shí)，其便會(huì)失效。
這就是我們引入場(chǎng)追跡的原因[6,12]。場(chǎng)追跡將一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)分解成子域。與光線追跡相比，場(chǎng)追跡是計(jì)算通過(guò)系統(tǒng)的電磁諧波場(chǎng)。在實(shí)際應(yīng)用中，此方法具有三個(gè)基本的優(yōu)勢(shì)：（1）場(chǎng)追跡法統(tǒng)一光學(xué)建模。其概念允許我們?cè)谙到y(tǒng)的不同子域中應(yīng)用任何表述矢量諧波場(chǎng)的技術(shù)。
展開(kāi) 非序列光場(chǎng)追跡
摘要
通過(guò)考慮諧波場(chǎng)而非光線，光場(chǎng)追跡法對(duì)光線追跡法進(jìn)行了概括推廣。光場(chǎng)追跡法可以容許位于系統(tǒng)不同子區(qū)域的不同的建模技術(shù)進(jìn)行無(wú)縫連接。基于分解和互聯(lián)的理念，這篇文章介紹了非序列場(chǎng)追跡的基本概念，同時(shí)推導(dǎo)出了相應(yīng)的算子方程組和一個(gè)求解公式用于仿真。對(duì)問(wèn)題的求值需要局部麥克斯方程的解（分解）；并且隨著迭代過(guò)程的收斂實(shí)現(xiàn)解決方案在通過(guò)界面處的連續(xù)性（互聯(lián)）。通過(guò)使用引入的一種新的光路樹(shù)算法，對(duì)需要求解的局部問(wèn)題的數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化。最后，我們展示了一些選擇局部麥克斯韋方程組的案例和數(shù)值結(jié)果。
1.簡(jiǎn)介
現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要高級(jí)模擬技術(shù)。通常，仿真過(guò)程中需要在時(shí)域或者頻域中求解麥克斯韋方程組。即使這些方程的解決方案已經(jīng)在過(guò)去數(shù)十年被廣泛的討論，使用比如有限元法（FEM），但由于以下主要原因，其在光學(xué)領(lǐng)域仍然非常具有挑戰(zhàn)性：（1）感興趣的波長(zhǎng)一般在1微米以下，有時(shí)甚至在100納米之下，（2）一個(gè)系統(tǒng)中的長(zhǎng)度量級(jí)可能在納米和米之間變化。應(yīng)用波長(zhǎng)532納米（綠光）的標(biāo)準(zhǔn)激光系統(tǒng)，使用特征尺寸僅有幾微米的結(jié)構(gòu)界面并且需要在一個(gè)系統(tǒng)中與數(shù)厘米或者米的結(jié)構(gòu)一同模擬。這表明物理光學(xué)模擬，例如，使用標(biāo)準(zhǔn)的有限元法，如今在標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)上并不可行。
另一方面，大部分光學(xué)系統(tǒng)可以通過(guò)使用近似的方法，實(shí)現(xiàn)足夠精確的模擬。尤其是光線追跡方法在光學(xué)模擬中得到了廣泛的使用。幾款基于光線追跡方法的商業(yè)工具在二十世紀(jì)八十年代隨著個(gè)人電腦技術(shù)的新興便已確立。然而，光線追跡方法有一些嚴(yán)重的限制，例如，當(dāng)系統(tǒng)中存在微結(jié)構(gòu)時(shí)，其便會(huì)失效。
這就是我們引入場(chǎng)追跡的原因[6,12]。場(chǎng)追跡將一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)分解成子域。與光線追跡相比，場(chǎng)追跡是計(jì)算通過(guò)系統(tǒng)的電磁諧波場(chǎng)。在實(shí)際應(yīng)用中，此方法具有三個(gè)基本的優(yōu)勢(shì)：（1）場(chǎng)追跡法統(tǒng)一光學(xué)建模。
展開(kāi) 
一文讀懂VirtualLab Fusion場(chǎng)追跡技術(shù)
A 36, 1551-1558 (2019)
參考文獻(xiàn)
VirtualLab Fusion的強(qiáng)大之處，不只是“能算出結(jié)果”，而是它提供了一套圍繞光場(chǎng)傳播的完整分析邏輯。VirtualLab Fusion 的場(chǎng)追跡技術(shù)，本質(zhì)上是將光場(chǎng)傳播統(tǒng)一到傅里葉域框架下，再針對(duì)不同傳播任務(wù)選擇合適的傅里葉變換算法組合來(lái)實(shí)現(xiàn)高效而精確的計(jì)算。通過(guò)這三類(lèi)算法的協(xié)同，VirtualLab Fusion 能夠在統(tǒng)一的場(chǎng)追跡框架中兼顧傳播精度、計(jì)算效率和建模靈活性，從而實(shí)現(xiàn)從整面?zhèn)鞑サ骄植恐瘘c(diǎn)分析、從標(biāo)準(zhǔn)傅里葉傳播到高NA矢量場(chǎng)計(jì)算的多層次光場(chǎng)仿真。對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，真正重要的不是記住算法縮寫(xiě)，而是理解它們背后的適用條件與建模意圖。
五、結(jié)語(yǔ)
展開(kāi) 用于激光束聚焦的雙透鏡優(yōu)化
? 因此，我們使用VirtualLab 中的光線追跡引擎進(jìn)行第一步預(yù)優(yōu)化。隨后，利用經(jīng)典場(chǎng)追跡引擎對(duì)結(jié)果進(jìn)行細(xì)化。
3. 光線追跡：優(yōu)化過(guò)程
? 通過(guò)光線追跡仿真，在142步優(yōu)化過(guò)程中，VirtualLab變化4個(gè)表面的半徑，并找到最小焦點(diǎn)直徑。
4. 光線追跡：預(yù)優(yōu)化后的聚焦表面
VirtualLab列出了參數(shù)以及優(yōu)化的結(jié)果。在最有一列中顯示了4個(gè)表面的曲率半徑預(yù)優(yōu)化結(jié)果。
5. 光線追跡：3D評(píng)價(jià)
3D光線追跡系統(tǒng)分析器顯示了預(yù)期的聚焦效果
6. 光線追跡：聚焦點(diǎn)尺寸
? 在光線追跡優(yōu)化過(guò)程中，我們利用光束尺寸探測(cè)器評(píng)價(jià)光斑尺寸。
? 由此產(chǎn)生的光束直徑在X和Y方向上的均方根有效值(指的是質(zhì)心)：2.27μm X 2.60μm(小于衍射極限)。
7. 改進(jìn)：由光線追跡到場(chǎng)追跡
? 因?yàn)榇嬖谘苌湫?yīng)，基于幾何光學(xué)的仿真不能夠?qū)鈱?shí)際的分布進(jìn)行評(píng)價(jià)，。
? 在焦點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的情況
? 場(chǎng)追跡仿真可以考慮所有的波動(dòng)光學(xué)效應(yīng)。
因此，你可以
利用場(chǎng)追跡仿真檢查和改進(jìn)
你的光線追跡設(shè)計(jì)。
8. 場(chǎng)追跡：中間結(jié)果
? 因此，為了更有意義的結(jié)果，我們運(yùn)行物理光學(xué)場(chǎng)追擊仿真，考慮了衍射效應(yīng)的同時(shí)，應(yīng)用基于第二動(dòng)量理論的光束參數(shù)探測(cè)器。
? 場(chǎng)追跡結(jié)果值“束腰距離X×Y”已表明，由于衍射效應(yīng)，光線追跡優(yōu)化的最佳的聚焦為值與預(yù)期的距離20mm不同。
? 因此，我們進(jìn)行基于場(chǎng)追跡的第二步優(yōu)化，并以預(yù)優(yōu)化后的表面數(shù)據(jù)作為初始值。
9. 場(chǎng)追跡：最終優(yōu)化
? 對(duì)于精細(xì)化優(yōu)化步驟，不必改變所有表面。此處我們僅改變最后一個(gè)面，我們?cè)?0mm的距離得到最優(yōu)焦點(diǎn)。
展開(kāi) VirtualLab運(yùn)用：用于激光束聚焦的雙透鏡優(yōu)化
2.光線追跡：預(yù)優(yōu)化
?光線追跡仿真具有速度快的優(yōu)點(diǎn)。
?因此，我們使用VirtualLab 中的光線追跡引擎進(jìn)行第一步預(yù)優(yōu)化。隨后，利用經(jīng)典場(chǎng)追跡引擎對(duì)結(jié)果進(jìn)行細(xì)化。
3.光線追跡：優(yōu)化過(guò)程
?通過(guò)光線追跡仿真，在142步優(yōu)化過(guò)程中，VirtualLab變化4個(gè)表面的半徑，并找到最小焦點(diǎn)直徑。
4.光線追跡：預(yù)優(yōu)化后的聚焦表面
VirtualLab列出了參數(shù)以及優(yōu)化的結(jié)果。在最有一列中顯示了4個(gè)表面的曲率半徑預(yù)優(yōu)化結(jié)果。
5.光線追跡：3D評(píng)價(jià)
3D光線追跡系統(tǒng)分析器顯示了預(yù)期的聚焦效果
6.光線追跡：聚焦點(diǎn)尺寸
?在光線追跡優(yōu)化過(guò)程中，我們利用光束尺寸探測(cè)器評(píng)價(jià)光斑尺寸。
?由此產(chǎn)生的光束直徑在X和Y方向上的均方根有效值(指的是質(zhì)心)：2.27μm X 2.60μm(小于衍射極限)。
7.改進(jìn)：由光線追跡到場(chǎng)追跡
?因?yàn)榇嬖谘苌湫?yīng)，基于幾何光學(xué)的仿真不能夠?qū)鈱?shí)際的分布進(jìn)行評(píng)價(jià)，。
?在焦點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的情況
?場(chǎng)追跡仿真可以考慮所有的波動(dòng)光學(xué)效應(yīng)。
因此，你可以
利用場(chǎng)追跡仿真檢查和改進(jìn)
你的光線追跡設(shè)計(jì)。
8.場(chǎng)追跡：中間結(jié)果
?因此，為了更有意義的結(jié)果，我們運(yùn)行物理光學(xué)場(chǎng)追擊仿真，考慮了衍射效應(yīng)的同時(shí)，應(yīng)用基于第二動(dòng)量理論的光束參數(shù)探測(cè)器。
?場(chǎng)追跡結(jié)果值“束腰距離X×Y”已表明，由于衍射效應(yīng)，光線追跡優(yōu)化的最佳的聚焦為值與預(yù)期的距離20mm不同。
?因此，我們進(jìn)行基于場(chǎng)追跡的第二步優(yōu)化，并以預(yù)優(yōu)化后的表面數(shù)據(jù)作為初始值。
展開(kāi) VirtualLab運(yùn)用：激光束傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)——超越光線追跡
2.系統(tǒng)說(shuō)明
3.建模及設(shè)計(jì)結(jié)果
4.其他VirtualLab 功能
在該示例中，你可以收益于如下所選的功能：
?一個(gè)非球面透鏡的聚焦能力的分析
?確定焦點(diǎn)位置，通過(guò)：
—焦點(diǎn)尋找工具
—參數(shù)運(yùn)行文件
—光束參數(shù)探測(cè)器
?獲得不同的信息/說(shuō)明性的結(jié)果，如：
—透鏡像差
—光束質(zhì)量：光斑尺寸/形狀，M2值
—不同的2D&3D圖以證實(shí)聚焦的變化
5.總結(jié)
VirtualLab能夠：
?利用場(chǎng)追跡，高精度的確定焦點(diǎn)位置
?可通過(guò)兩步確定位置：
—通過(guò)光線追跡快速焦點(diǎn)尋找
—利用場(chǎng)追跡進(jìn)行焦點(diǎn)的高精度研究
光束傳輸系統(tǒng)(BDS.0002v.1.0)
用于激光束聚焦的雙膠合透鏡優(yōu)化
1.系統(tǒng)介紹
?光源
—具有發(fā)散角的紅外激光二極管
?組件
—折射準(zhǔn)直系統(tǒng)及具有聚焦特性的雙膠合透鏡
?探測(cè)器
—點(diǎn)列圖
—波前差
—聚焦區(qū)域的1維和2維探究
—光束參數(shù)
?建模/設(shè)計(jì)
—光線追跡：初始優(yōu)化。
—場(chǎng)追跡：進(jìn)一步降低光斑尺寸。
2.系統(tǒng)說(shuō)明
3.建模與設(shè)計(jì)結(jié)果
光束參數(shù)的參數(shù)優(yōu)化
4.總結(jié)
對(duì)使用光線追跡所獲得的透鏡，應(yīng)用一個(gè)基于場(chǎng)追跡的優(yōu)化步驟，可以改善透鏡設(shè)計(jì)。
第一步：利用光線追跡進(jìn)行預(yù)優(yōu)化進(jìn)行快速仿真以獲得合適的場(chǎng)追跡優(yōu)化起始點(diǎn)。
第二步：將衍射效應(yīng)考慮在內(nèi)，使用場(chǎng)追跡進(jìn)行精細(xì)化優(yōu)化。
展開(kāi) VirtualLab Fusion：高速物理光學(xué)仿真概念簡(jiǎn)介
第二代技術(shù)
? 2017-08-01
? 文件版本1.0
基于場(chǎng)追跡的高速物理光學(xué)仿真
在高速物理光學(xué)仿真中我們遵循如下策略：
1. 分解：光學(xué)系統(tǒng)會(huì)被分解成不同區(qū)域，每一個(gè)區(qū)域都會(huì)應(yīng)用特定的麥克斯韋求解器求解
分解：區(qū)域拆分
專(zhuān)門(mén)用于光場(chǎng)追跡的麥克斯韋求解器
基于場(chǎng)追跡的高速物理光學(xué)仿真
在高速物理光學(xué)仿真中我們會(huì)遵循如下策略：
1. 分解：光學(xué)系統(tǒng)會(huì)被分解成不同區(qū)域，每一個(gè)區(qū)域都會(huì)應(yīng)用特定的麥克斯韋求解器求解。
2. 交互作用：每一個(gè)區(qū)域的解會(huì)通過(guò)非序列場(chǎng)追跡相互聯(lián)系，在以整個(gè)系統(tǒng)中求解麥克斯韋方程組。
局部麥克斯韋求解器的交互關(guān)聯(lián)
基于場(chǎng)追跡的高速物理光學(xué)仿真
在高速物理光學(xué)仿真中我們會(huì)遵循如下策略：
1. 分解：光學(xué)系統(tǒng)會(huì)被分解成不同區(qū)域，每一個(gè)區(qū)域都會(huì)應(yīng)用特定的麥克斯韋求解器求解。
2. 交互作用：每一個(gè)區(qū)域的解會(huì)通過(guò)非序列場(chǎng)光追跡相互聯(lián)系，并求解整個(gè)系統(tǒng)的麥克斯韋方程組。
3. 優(yōu)先在k域中建模。
4. 通過(guò)新的傅里葉變換算法應(yīng)盡可能減少光場(chǎng)采樣點(diǎn)數(shù) N。
關(guān)于非序列光場(chǎng)追跡的參考文獻(xiàn)如下：
展開(kāi) [VirtualLab] 分析高數(shù)值孔徑物鏡的聚焦特性
VirtualLab可以支持此類(lèi)透鏡的光線和場(chǎng)追跡分析。通過(guò)場(chǎng)追跡分析，可以清楚地顯示出由于矢量效應(yīng)引起的非對(duì)稱(chēng)焦點(diǎn)。相機(jī)探測(cè)器和電磁場(chǎng)探測(cè)器可以方便地研究聚焦區(qū)域的場(chǎng)，也可以深入研究矢量效應(yīng)。
建模任務(wù)
概述
?案例系統(tǒng)已預(yù)先設(shè)置了高數(shù)值孔徑物鏡。
?接下來(lái)，我們演示如何按照VirtualLab中建議的工作流程在示例系統(tǒng)上執(zhí)行仿真。
光線追跡仿真
?首先選擇“光線追跡系統(tǒng)分析器”作為模擬引擎。
?單擊go！
?獲得了3D光線追跡結(jié)果。
光線追跡仿真
?然后，選擇“光線追跡”作為模擬引擎。
?單擊go！
?結(jié)果得到點(diǎn)圖（二維光線追跡結(jié)果）。
場(chǎng)追跡仿真
?切換到場(chǎng)追跡，然后選擇“第二代場(chǎng)追跡”作為模擬引擎。
?單擊go！
場(chǎng)追跡仿真（相機(jī)探測(cè)器）
?上圖僅顯示Ex和Ey場(chǎng)分量積分的強(qiáng)度。
?下圖顯示Ex、Ey和Ez分量積分的強(qiáng)度：由于在高數(shù)值孔徑情況下Ez分量相對(duì)較大，因此可見(jiàn)明顯的不對(duì)稱(chēng)性。
場(chǎng)追跡仿真（電磁場(chǎng)探測(cè)器）
?使用電磁場(chǎng)探測(cè)器可獲得所有電磁場(chǎng)分量。
場(chǎng)追跡仿真（電磁場(chǎng)探測(cè)器）
?使用電磁場(chǎng)探測(cè)器可獲得所有電磁場(chǎng)分量。
展開(kāi) 分析高數(shù)值孔徑物鏡的聚焦特性
VirtualLab可以支持此類(lèi)透鏡的光線和場(chǎng)追跡分析。通過(guò)場(chǎng)追跡分析，可以清楚地顯示出由于矢量效應(yīng)引起的非對(duì)稱(chēng)焦點(diǎn)。相機(jī)探測(cè)器和電磁場(chǎng)探測(cè)器可以方便地研究聚焦區(qū)域的場(chǎng)，也可以深入研究矢量效應(yīng)。
建模任務(wù)
概述
?案例系統(tǒng)已預(yù)先設(shè)置了高數(shù)值孔徑物鏡。
?接下來(lái)，我們演示如何按照VirtualLab中建議的工作流程在示例系統(tǒng)上執(zhí)行仿真。
光線追跡仿真
?首先選擇“光線追跡系統(tǒng)分析器”作為模擬引擎。
?單擊go！
?獲得了3D光線追跡結(jié)果。
光線追跡仿真
?然后，選擇“光線追跡”作為模擬引擎。
?單擊go！
?結(jié)果得到點(diǎn)圖（二維光線追跡結(jié)果）。
場(chǎng)追跡仿真
?切換到場(chǎng)追跡，然后選擇“第二代場(chǎng)追跡”作為模擬引擎。
?單擊go！
場(chǎng)追跡仿真（相機(jī)探測(cè)器）
?上圖僅顯示Ex和Ey場(chǎng)分量積分的強(qiáng)度。
?下圖顯示Ex、Ey和Ez分量積分的強(qiáng)度：由于在高數(shù)值孔徑情況下Ez分量相對(duì)較大，因此可見(jiàn)明顯的不對(duì)稱(chēng)性。
場(chǎng)追跡仿真（電磁場(chǎng)探測(cè)器）
?使用電磁場(chǎng)探測(cè)器可獲得所有電磁場(chǎng)分量。
場(chǎng)追跡仿真（電磁場(chǎng)探測(cè)器）
?使用電磁場(chǎng)探測(cè)器可獲得所有電磁場(chǎng)分量。
文件信息
更多閱讀
-Optical System for Inspection of Micro Structured Wafer
-Imaging of Sub Wavelength Gratings by Using Vector Beam Illumination
展開(kāi) 
VirtualLab Fusion：分析高數(shù)值孔徑物鏡的聚焦特性
VirtualLab可以支持此類(lèi)透鏡的光線和場(chǎng)追跡分析。通過(guò)場(chǎng)追跡分析，可以清楚地顯示出由于矢量效應(yīng)引起的非對(duì)稱(chēng)焦點(diǎn)。相機(jī)探測(cè)器和電磁場(chǎng)探測(cè)器可以方便地研究聚焦區(qū)域的場(chǎng)，也可以深入研究矢量效應(yīng)。
建模任務(wù)
概述
?案例系統(tǒng)已預(yù)先設(shè)置了高數(shù)值孔徑物鏡。
?接下來(lái)，我們演示如何按照VirtualLab中建議的工作流程在示例系統(tǒng)上執(zhí)行仿真。
光線追跡仿真
?首先選擇“光線追跡系統(tǒng)分析器”作為模擬引擎。
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光線追跡仿真
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場(chǎng)追跡仿真
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場(chǎng)追跡仿真（相機(jī)探測(cè)器）
?上圖僅顯示Ex和Ey場(chǎng)分量積分的強(qiáng)度。
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場(chǎng)追跡仿真（電磁場(chǎng)探測(cè)器）
?使用電磁場(chǎng)探測(cè)器可獲得所有電磁場(chǎng)分量。
場(chǎng)追跡仿真（電磁場(chǎng)探測(cè)器）
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-Optical System for Inspection of Micro Structured Wafer
-Imaging of Sub Wavelength Gratings by Using Vector Beam Illumination
展開(kāi) 分析高數(shù)值孔徑物鏡的聚焦特性
VirtualLab可以支持此類(lèi)透鏡的光線和場(chǎng)追跡分析。通過(guò)場(chǎng)追跡分析，可以清楚地顯示出由于矢量效應(yīng)引起的非對(duì)稱(chēng)焦點(diǎn)。相機(jī)探測(cè)器和電磁場(chǎng)探測(cè)器可以方便地研究聚焦區(qū)域的場(chǎng)，也可以深入研究矢量效應(yīng)。
建模任務(wù)
概述
?案例系統(tǒng)已預(yù)先設(shè)置了高數(shù)值孔徑物鏡。
?接下來(lái)，我們演示如何按照VirtualLab中建議的工作流程在示例系統(tǒng)上執(zhí)行仿真。
光線追跡仿真
?首先選擇“光線追跡系統(tǒng)分析器”作為模擬引擎。
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?獲得了3D光線追跡結(jié)果。
光線追跡仿真
?然后，選擇“光線追跡”作為模擬引擎。
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?結(jié)果得到點(diǎn)圖（二維光線追跡結(jié)果）。
場(chǎng)追跡仿真
?切換到場(chǎng)追跡，然后選擇“第二代場(chǎng)追跡”作為模擬引擎。
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場(chǎng)追跡仿真（相機(jī)探測(cè)器）
?上圖僅顯示Ex和Ey場(chǎng)分量積分的強(qiáng)度。
?下圖顯示Ex、Ey和Ez分量積分的強(qiáng)度：由于在高數(shù)值孔徑情況下Ez分量相對(duì)較大，因此可見(jiàn)明顯的不對(duì)稱(chēng)性。
場(chǎng)追跡仿真（電磁場(chǎng)探測(cè)器）
?使用電磁場(chǎng)探測(cè)器可獲得所有電磁場(chǎng)分量。
場(chǎng)追跡仿真（電磁場(chǎng)探測(cè)器）
?使用電磁場(chǎng)探測(cè)器可獲得所有電磁場(chǎng)分量。
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-Imaging of Sub Wavelength Gratings by Using Vector Beam Illumination
展開(kāi) 利用物鏡對(duì)二極管激光器光束進(jìn)行準(zhǔn)直
場(chǎng)追跡：光強(qiáng)分布
? 通過(guò)完全電磁場(chǎng)追跡，你可以對(duì)光強(qiáng)分布進(jìn)行評(píng)估。
? 以偽彩色(逆彩虹)顯示相振幅的平方值和在一個(gè)一維橫截面顯示(沿X軸)。
? 此外，VirtualLab可以計(jì)算全部場(chǎng)功率一定比率區(qū)域的位置。如，被準(zhǔn)直99%的能量位于3.1mmx4.8mm的特定區(qū)域
8. 場(chǎng)追跡：位相分布
? 通常，光的位相值以2π模式在VirtualLab中顯示
? 由于智能采樣，VirtualLab能夠解析地存儲(chǔ)相位部分（球面相位因子）。
? 1 d和2 d評(píng)估證明最后的相位(包括球面位相因子)僅僅顯示了很小的調(diào)制,因此,波前幾乎是平面的。
→準(zhǔn)直非常好
9. 場(chǎng)追跡：光束參數(shù)探測(cè)器結(jié)果
? VirtualLab提供了多種數(shù)值探測(cè)器。
? 利用光束參數(shù)檢測(cè)器獲得左圖的結(jié)果,其評(píng)估是基于第二動(dòng)量法。
? 結(jié)果中的小發(fā)散角同樣說(shuō)明了光束的高準(zhǔn)直性。
? 由于光束切趾，光束質(zhì)量(M2)微量減小。由于激光光束具有發(fā)散性，M2在X和Y方向上有不同的減小量。
10. 總結(jié)
對(duì)于一個(gè)具有發(fā)散角的激光激光器準(zhǔn)直系統(tǒng)的性能研究，可同過(guò)：
第一步 光線追跡評(píng)價(jià)以計(jì)算波前差
第二步 場(chǎng)追跡評(píng)價(jià)以檢查光束剪切產(chǎn)生的衍射效率以及對(duì)光束質(zhì)量產(chǎn)生的影響
11. 擴(kuò)展閱讀
以下文件給出了如何在VirtualLab中設(shè)置和分析激光系統(tǒng)：
? 啟動(dòng)視頻
— 光路圖介紹
— 參數(shù)運(yùn)行介紹
展開(kāi) VirtualLab Fusion分析高數(shù)值孔徑物鏡的聚焦特性
VirtualLab可以支持此類(lèi)透鏡的光線和場(chǎng)追跡分析。通過(guò)場(chǎng)追跡分析，可以清楚地顯示出由于矢量效應(yīng)引起的非對(duì)稱(chēng)焦點(diǎn)。相機(jī)探測(cè)器和電磁場(chǎng)探測(cè)器可以方便地研究聚焦區(qū)域的場(chǎng)，也可以深入研究矢量效應(yīng)。
建模任務(wù)
概述
?案例系統(tǒng)已預(yù)先設(shè)置了高數(shù)值孔徑物鏡。
?接下來(lái)，我們演示如何按照VirtualLab中建議的工作流程在示例系統(tǒng)上執(zhí)行仿真。
光線追跡仿真
?首先選擇“光線追跡系統(tǒng)分析器”作為模擬引擎。
?單擊go！
?獲得了3D光線追跡結(jié)果。
光線追跡仿真
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場(chǎng)追跡仿真
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場(chǎng)追跡仿真（相機(jī)探測(cè)器）
?上圖僅顯示Ex和Ey場(chǎng)分量積分的強(qiáng)度。
?下圖顯示Ex、Ey和Ez分量積分的強(qiáng)度：由于在高數(shù)值孔徑情況下Ez分量相對(duì)較大，因此可見(jiàn)明顯的不對(duì)稱(chēng)性。
場(chǎng)追跡仿真（電磁場(chǎng)探測(cè)器）
?使用電磁場(chǎng)探測(cè)器可獲得所有電磁場(chǎng)分量。
場(chǎng)追跡仿真（電磁場(chǎng)探測(cè)器）
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