非序列場追跡的案例
非序列配置：如何使用光線追跡和場追跡的仿真設置
? 能量閾值越小，追跡的路徑越多。
4. 最高級別(非序列光線\光場追跡)
? 最高級別是非序列追跡引擎的停止標準。
? 該參數直接限制每個非序列路徑檢測到的表面過度/相互作用的數量。
最高級別：過度/相互作用
對于非順序的傳播VirtualLab跟蹤不同的光路/信道：
? 相鄰圖示說明了在非順序模擬過程中使用的級別編號。
? 隨著每個表面的相互作用，等級會增加。
L＃ ……光傳播的級別
I＃ ……表面相互作用
相關級別的默認值為100。
? 下面顯示了最高級別的影響示例。
? 就本例而言，入射角為30°的平面波通過標準具的傳播。
? 最高級別越高，追跡的路徑越多。
5. 路徑檢測(非序列光線\光場追跡)
? VirtualLab使用兩步過程追跡非順序場。
? 在第一步中，VirtualLab將搜索存在哪些光路。在第二步中，場沿著已找到的路徑傳播。
? 光路搜索意味著識別哪些光路/光柵區域存在哪些入射和出射通道。
? 這是通過默認為1的信道分辨率精度完成的。
6. 路徑可視化(非序列光線\光場追跡)
? 在3D視圖中僅顯示入射檢測器的路徑參數控制所有場的非序列路徑的可視化。
? 對于雜散光可視化，看到沒有入射指定檢測器的光路可能會很有趣
7. 文件和技術信息
展開 VirtualLab Fusion非序列光場追跡
摘要
通過考慮諧波場而非光線，光場追跡法對光線追跡法進行了概括推廣。光場追跡法可以容許位于系統不同子區域的不同的建模技術進行無縫連接。基于分解和互聯的理念，這篇文章介紹了非序列場追跡的基本概念，同時推導出了相應的算子方程組和一個求解公式用于仿真。對問題的求值需要局部麥克斯方程的解（分解）；并且隨著迭代過程的收斂實現解決方案在通過界面處的連續性（互聯）。通過使用引入的一種新的光路樹算法，對需要求解的局部問題的數量進行優化。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值結果。
1. 簡介
現代光學系統設計需要高級模擬技術。通常，仿真過程中需要在時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在過去數十年被廣泛的討論，使用比如有限元法（FEM），但由于以下主要原因，其在光學領域仍然非常具有挑戰性：（1）感興趣的波長一般在1微米以下，有時甚至在100納米之下，（2）一個系統中的長度量級可能在納米和米之間變化。應用波長532納米（綠光）的標準激光系統，使用特征尺寸僅有幾微米的結構界面并且需要在一個系統中與數厘米或者米的結構一同模擬。這表明物理光學模擬，例如，使用標準的有限元法，如今在標準計算機上并不可行。
另一方面，大部分光學系統可以通過使用近似的方法，實現足夠精確的模擬。尤其是光線追跡方法在光學模擬中得到了廣泛的使用。幾款基于光線追跡方法的商業工具在二十世紀八十年代隨著個人電腦技術的新興便已確立。然而，光線追跡方法有一些嚴重的限制，例如，當系統中存在微結構時，其便會失效。
這就是我們引入場追跡的原因[6,12]。場追跡將一個光學系統分解成子域。與光線追跡相比，場追跡是計算通過系統的電磁諧波場。在實際應用中，此方法具有三個基本的優勢：（1）場追跡法統一光學建模。其概念允許我們在系統的不同子域中應用任何表述矢量諧波場的技術。
展開 非序列光場追跡
在[12]中已經討論了序列場追跡（其中命名為“對流單鄰近似”），對一個包含初始（光源）到終止（探測器）光路系統，它生成一個非零輸入的。這里，我們將這種方法推廣到一般情況，我們也稱之為非序列場追跡。
舉一個簡單的例子，我們來討論光路樹的結構，這個例子是一個包含了一個光源、兩個平板和一個用于計算光場的探測器的光學系統。裝置如圖3所示。
圖3.包含一個光源，兩個平板和一個探測器的光學系統的例子。箭頭表示的是求和中的單個被加項，級次代表了計算截斷求和的迭代步數。
.....
全文內容請閱讀原文或者訪問http://www.infotek.com.cn/html/16/20170826837.html。
-近期推薦 -
展開 經過玻璃平板的非序列光線追跡
虛擬和混合現實>近眼顯示
任務/系統描述
亮點
非序列光場追跡，具有可控制的輸入/輸出正向及反向通道邏輯
說明：光源
說明：準直透鏡
說明：玻璃平板
說明：通道邏輯
說明：探測器
結果：3D光線追跡&點列圖
結果：3D光線追跡&點列圖
結果：3D光線追跡&點列圖
文件&技術信息
Offner系統的非序列場追跡分析
VirtualLab中，這種光學系統可以通過非順序擴展的方式更加方便地進行設置。在該示例中，完成一個Offner系統的建模并對其成像特性進行了研究。通過改變光源的橫向位置，結果顯示在某些情況下鏡面邊緣可能會將場截止，從而影響檢測器平面的成像質量。
1. 建模任務
2. 結果
3. 文件和技術信息
[VirtualLab] 非序列追跡的通道設置
? 定義一個理想的光柵，周期2μm，衍射效率為:
T0=10%
T+1=60%
T+2=10%
表面1區域： 打開-/+
表面2區域： 打開+/+
[包括T0、T+1、T+2衍射級次]
文檔信息
拓展閱讀
- 平板玻璃的非序列光線追跡分析
- 平面或曲面標準具的建模
- 統一多通道光波導外耦合光柵的優化
VirtualLab：非序列追跡的通道設置
通道定義
每個表面有四個可選的通道，至少應該激活一個通道以進行追跡。
可以為每個表面單獨定義通道。
不同的通道設置會導致不同的建模方案。
要更改“常規光學設置”中元件的通道，請將主菜單中的“Light Path Finder”部分的設置更改為“手動配置”。
要更改“常規光學設置”中元件的通道，請將主菜單中的“Light Path Finder”部分的設置更改為“手動配置”。
區域通道
表面的區域
可以定義表面上的各個區域，并單獨定義它們的光學特性，包括通道設置。
區域定義
在第一個表面上創建一個矩形區域。
將區域大小設置為
2.25 mm×2.25 mm，其中心位置x方向設置為-3.6 mm。
在第一個表面上創建一個矩形區域。
將區域大小設置為2.25 mm×2.25 mm，其中心位置x方向設置為-3.6 mm。
將該區域定義為一個單透射級次T0 = 50 %和一個單反射級次R0 = 50 %的光柵，構成半反射鏡。
在這里我們只處理零階衍射，這與通常基于折射的透射和反射相同。
給出了從背面入射的效率；在這個例子中，T和R分別對應于-/-和-/+通道。
區域定義
按照與表面相同的規則設置該區域的通道。
區域定義
可以在一個給定的區域上定義一個衍射光柵。
區域定義
可以在一個給定的區域上定義一個衍射光柵。
我們在第二個表面上添加一個矩形區域（2.25 mm邊長），中心位置沿x方向-8.2 mm
區域定義
可以在一個給定的區域上定義一個衍射光柵。
我們在第二個表面上添加另一個矩形區域（2.25 mm邊長），中心位置沿x方向-8.2 mm。
展開 非序列追跡的通道設置
如何調整表面上的通道和表面上的任何可能的光柵區域，以及如何用這些設置來控制仿真。
建模任務
VirtualLab Fusion可以靈活地配置表面和（光柵）區域的通道。通過調整通道配置，可以輕松地實現所需的建模方案。我們使用一個具有兩個表面的光波導的案例來演示通道的配置。顯示了由不同的設置組合產生的光路結果。此外，我們還在光波導表面上添加了光柵區域，并演示了這些區域的通道配置，以及這些區域的光柵參數。
初始化
?
使用兩個平面表面創建一個由熔融石英制成的、厚度為5 mm的平面光波導。
表面通道
?
我們在第二個表面上添加一個矩形區域（2.25 mm邊長），中心位置沿x方向-8.2 mm
?
可以在一個給定的區域上定義一個衍射光柵。
區域定義
T+2=10%
T+1=60%
T0=10%
?
定義一個理想的光柵，周期2μm，衍射效率為
展開 非序列追跡的通道設置
通道定義
l每個表面有四個可選的通道，至少應該激活一個通道以進行追跡。
l可以為每個表面單獨定義通道。
l不同的通道設置會導致不同的建模方案。
要更改“常規光學設置”中元件的通道，請將主菜單中的“Light Path Finder”部分的設置更改為“手動配置”。
區域通道
表面的區域
可以定義表面上的各個區域，并單獨定義它們的光學特性，包括通道設置。
區域定義
l在第一個表面上創建一個矩形區域。
l將區域大小設置為
l2.25 mm×2.25 mm，其中心位置x方向設置為-3.6 mm。
l在第一個表面上創建一個矩形區域。
l將區域大小設置為2.25 mm×2.25 mm，其中心位置x方向設置為-3.6 mm。
l將該區域定義為一個單透射級次T0 = 50 %和一個單反射級次R0 = 50 %的光柵，構成半反射鏡。
l在這里我們只處理零階衍射，這與通常基于折射的透射和反射相同。
給出了從背面入射的效率；在這個例子中，T和R分別對應于-/-和-/+通道。
區域定義
按照與表面相同的規則設置該區域的通道。
區域定義
可以在一個給定的區域上定義一個衍射光柵。
區域定義
l可以在一個給定的區域上定義一個衍射光柵。
l我們在第二個表面上添加一個矩形區域（2.25 mm邊長），中心位置沿x方向-8.2 mm
區域定義
l可以在一個給定的區域上定義一個衍射光柵。
l我們在第二個表面上添加另一個矩形區域（2.25 mm邊長），中心位置沿x方向-8.2 mm。
展開 用于光學檢測的斐索干涉儀
利用VirtualLab Fusion的非序列追跡技術，我們建立了斐索干涉儀，并將其用于測試不同的光學表面，如柱面和球面，可以發現由此產生的干涉條紋對表面輪廓很敏感。
建模任務
觀測傾斜平面
觀測柱面
觀測球面
走進VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion的工作流程? 設置輸入場- 基本光源模型 [教學視頻] ? 使用表面構造真實元件 ? 定義元件的位置和方向- LPD II：位置和方向 [教學視頻] ? 為非序列場追跡設置合適的通道- 非序列場追跡的頻道設置 [用例]
VirtualLab Fusion技術
文件信息
延伸閱讀
- 基于激光的邁克爾遜干涉儀和干涉條紋探測- 馬赫-澤德干涉儀
展開 [NEWSLETTER] 光學標準具的建模
VirtualLab Fusion中的非序列場追跡技術可以對不同類型的標準具進行精確建模，其中包括平面或曲面和涂層。作為典型應用，我們展示了以標準具為關鍵部件檢測鈉D線的光學設置。
具有平面或曲面的標準具的建模
我們設置了具有平面和曲面的光學標準具，并使用非序列場追跡技術，研究了干涉條紋的差異。
用標準具檢測鈉D線
為了測量VirtualLab Fusion中的鈉D線，我們建立了一個帶有二氧化硅間隔標準具的光學計量系統，并研究了涂層反射率的影響。
用于光學檢測的斐索干涉儀
利用VirtualLab Fusion的非序列追跡技術，我們建立了斐索干涉儀，并將其用于測試不同的光學表面，如柱面和球面，可以發現由此產生的干涉條紋對表面輪廓很敏感。 建模任務
觀測傾斜平面
觀測柱面
觀測球面
走進VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion的工作流程? 設置輸入場- 基本光源模型 [教學視頻] ? 使用表面構造真實元件 ? 定義元件的位置和方向- LPD II：位置和方向 [教學視頻] ? 為非序列場追跡設置合適的通道- 非序列場追跡的頻道設置 [用例]
VirtualLab Fusion技術
文件信息
延伸閱讀
- 基于激光的邁克爾遜干涉儀和干涉條紋探測- 馬赫-澤德干涉儀
展開 VirtualLab Fusion：高速物理光學仿真概念簡介
第二代技術
? 2017-08-01
? 文件版本1.0
基于場追跡的高速物理光學仿真
在高速物理光學仿真中我們遵循如下策略：
1. 分解：光學系統會被分解成不同區域，每一個區域都會應用特定的麥克斯韋求解器求解
分解：區域拆分
專門用于光場追跡的麥克斯韋求解器
基于場追跡的高速物理光學仿真
在高速物理光學仿真中我們會遵循如下策略：
1. 分解：光學系統會被分解成不同區域，每一個區域都會應用特定的麥克斯韋求解器求解。
2. 交互作用：每一個區域的解會通過非序列場追跡相互聯系，在以整個系統中求解麥克斯韋方程組。
局部麥克斯韋求解器的交互關聯
基于場追跡的高速物理光學仿真
在高速物理光學仿真中我們會遵循如下策略：
1. 分解：光學系統會被分解成不同區域，每一個區域都會應用特定的麥克斯韋求解器求解。
2. 交互作用：每一個區域的解會通過非序列場光追跡相互聯系，并求解整個系統的麥克斯韋方程組。
3. 優先在k域中建模。
4. 通過新的傅里葉變換算法應盡可能減少光場采樣點數 N。
關于非序列光場追跡的參考文獻如下：
展開 [VirtualLab] 用于光學檢測的斐索干涉儀
利用VirtualLab Fusion的非序列追跡技術，我們建立了斐索干涉儀，并將其用于測試不同的光學表面，如柱面和球面，可以發現由此產生的干涉條紋對表面輪廓很敏感。
建模任務
觀測傾斜平面
觀測柱面
觀測球面
走進VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion的工作流程
? 設置輸入場
- 基本光源模型 [教學視頻]
? 使用表面構造真實元件
? 定義元件的位置和方向
- LPD II：位置和方向 [教學視頻]
? 為非序列場追跡設置合適的通道
- 非序列場追跡的頻道設置 [用例]
VirtualLab Fusion技術
文件信息
延伸閱讀
- 基于激光的邁克爾遜干涉儀和干涉條紋探測
- 馬赫-澤德干涉儀
展開 [VirtualLab] 電磁場幾何和衍射理論的統一
在物理光學中，我們使用麥克斯韋方程組處理電磁場。為了快速求解該方程組，我們將不同的麥克斯韋算子結合在一個非序列場追跡概念中。進一步的，快速物理光學概念的支柱是：（1）盡可能在k域求解麥克斯韋方程組。（2）根據處于哪一個場域，使用常規或幾何傅里葉變換，選擇k域或空間域。（3）通過所謂的雙向算子仿真光學組件的效應。（4）幾何雙向算子的引入。這些概念的結合產生了一種物理光學理論，其具有快速建模算法，該算法固有地以定義明確、有說服力的方式應用了幾何和衍射模型。
1.場追跡圖
一個光學系統的麥克斯韋方程組的解可以通過非序列場追跡算法得到[1]。這導致所有通過系統中不同光路的模擬，都由一系列自由空間傳播步驟和與空間中非均勻區域，例如光學器件的互作用組成。從光源平面中的場開始，自由空間算子P規定了在下一個組件平面上的場，其中組件的響應由算子B給出。這些算子應用于x域或k域。一個光路的模型可以由所謂的場追跡圖說明，圖1給出了相應的例子。
圖1 物理光學中一個光路的場追跡圖模型。參數j指明了應用算子的場參考平面。
盡管電磁場包含六個場分量，場追跡算法仍然可以通過ρ=(x,y)，E┴(ρ,ω)=(Ex(ρ,ω), Ey(ρ,ω))正式地表示，缺失的四個分量可以根據E┴的需求計算。在k域中，這些計算遵循簡單的代數方程。
自由空間算子方程由 給出，輸入平面場為 ，輸出平面（輸入平面的下一個算子）的結果為 。如果輸入/輸出平面不平行，則傳播算子P通過衍射積分和附加的傾斜算子表示自由空間中的傳播[2]。
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