光學仿真可視化的案例
FRED光學工程仿真-數據收集面可視化
數據收集面可視化（Data Collector Surface Visualization）分析選項允許用戶指定模型中的某一表面，在光線追跡的過程中收集光線數據，并顯示或者輸出該面的照度（或相關的物理量）。該分析選項允許計算（包括多面體曲面面型在內的）任意形狀的曲面。同時，因為一個多面體曲面可被用來創建多個不同的面，該選項也是計算多個表面時的一個便捷方法，而不用建立多個分析面或者探測器實體。
“多面體表面Faceted Surface”面型的建立 參見 導入OBJ格式文件 ，OBJ文件由通過第三方CAD軟件建立或者 FRED的幾何體按OBJ格式導出的 參見 導出OBJ格式文件 。
文中的FRED案例場景是房間內墻角光源對物體的照明。案例中的四面墻壁和地板由一個多面體表面建立，被照射物體由另一個多面體表面表示。案例中，因為房間和物體的鍍膜屬性不同，所以使用兩個不同的多面體表面。在當前場景中，物體被某一角落的光源照射。
數據收集面可視化分析設置位于分析菜單欄下。顯示計算數據時，需要重點做一下設置。
? 繪制數據面 = 真 DrawDataFacets = True
? 數據顯示類型（選擇需顯示的物理量） DisplayDataType（choice of quantity to display）
? 顯示圖例 = 真 ShowLegend = True
? 數據收集面（選擇需要顯示的多面體曲面） Data Collector Surfaces（choice of which Faceted surfaces upon which to display data）
光線追跡后，數據會自動顯示在3D視圖中。下圖為各表面的入射功率。
展開 國產光學軟件突破 | 3D可視化衍射光波導仿真
原文信息
原文標題：“基于光線場追跡的國產3D可視化衍射光波導仿真模塊研究”
第一作者：覃嘉佳
通訊作者：宋強，劉祥彪, 張善文，段輝高，周常河
增強現實（AR）技術作為新興人機交互模式，其近眼顯示領域中，AR 衍射光波導技術因輕量化、小型化等優勢成為核心發展方向。高品質衍射光波導的設計優化離不開專業仿真軟件。為填補國內空白，本研究團隊研發了完全自主可控的 3D 可視化衍射光波導仿真模塊，覆蓋 k 域分析、光波導仿真與優化全過程，可納入微投影光機和人眼模型實現全維度仿真。
研究基于該模塊設計二維出瞳擴展衍射光波導，通過確定光柵矢量、劃分功能區域并精細調控光柵參數，結合光線場追跡完成仿真，并與國外商業軟件結果對比，驗證了模塊的有效性與實用性，為我國 AR 產業自主發展提供技術支撐。
二維出瞳擴展衍射光波導中的光線傳播示意圖（來自原文）
該模塊成功設計出具備二維出瞳擴展的衍射光波導，整體系統由微型投影光機、光波導與人眼模型構成，結構設計極具優勢。其投影光學系統焦距 14.5 mm，對角線視場角 28°，總長度僅 9.45 mm，光學元件直徑小于 5.4 mm，憑借緊湊小巧的特性，完美適配近眼顯示設備的輕量化需求。在性能表現上，該系統在 30 cycles/mm 采樣頻率下的光學調制傳遞函數（MTF）值均優于 0.7，成像質量穩定可靠。
可視化3D衍射光波導模組示意圖（來自原文）
為驗證模塊性能，研發團隊與市面主流商業軟件，在衍射效率、均勻性及光線路徑等關鍵指標上展開對比，結果充分證明了該國產模塊的精度與可靠性。
展開 [VirtualLab論文] 虛擬仿真的可視化物理光學課堂教學探索
[圖片]
[VirtualLab] 光學系統的3D可視化
摘要
為了從根本上了解光學系統的特性，對其組件進行可視化并顯示光的傳播情況大有幫助。為此，VirtualLab Fusion 提供了顯示光學系統三維可視化的工具。這些工具還可用于檢查元件和探測器的位置，以及快速了解光在系統內部的傳播情況。三維視圖的建模技術類似于光線追蹤。
如何生成系統視圖文檔
系統： 三維（光線結果剖面）與三維系統視圖
這兩種方法的主要區別在于，前者還可通過Ray Results Profile提供有關傳播光線的信 息，而后者只顯示組件和探測器。
在接下來的使用案例中，我們將重點介紹 System：3D視圖。
系統：Ray Results Profile的3D視圖
3D 系統視圖：
無光可視化系統
選項 - 選擇要顯示的元件
右鍵單擊文檔窗口，菜單上將顯示詳細選項。第一個選項 "Select Elements to Show"允許對文檔中顯示的系統元件進行配置（默認情況下顯示所有元件）。
查看完整用例：
Examination of Sodium D Lines with Etalon
如果系統有很多元件，Selection Tools可以減輕工作量。
選項 - 選擇追跡序列
在非序列傳播（手動通道配置）的情況下，系統中可能有許多光路。通過"Select Tracing Sequence"選項，用戶可以選擇或取消選擇在視圖中顯示的某些傳播步驟（默認情況下顯示所有光路）。
示例： Herriott Cell - 查看完整用例：Modeling of a Herriott Cell
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光學系統的3D可視化
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光學系統的三維可視化
摘要
為了對光學系統的性質有一個基本的了解，對其組件的可視化和光傳播的提示是非常有幫助的。為此，VirtualLab Fusion提供了一個工具來顯示光學系統的三維視圖。這些工具可以進一步用于檢查元件和探測器的位置，以及快速了解光在系統內的傳播。所應用的三維視圖建模技術可與經典的光線追跡相媲美。
如何生成一個系統視圖文檔
一個光學系統的三維視圖可以通過兩種不同的方式生成：
1.使用“光線結果配置文件”并選擇“系統：三維”作為結果，然后運行模擬。
2.點擊視圖系統（僅三維顯示組件，沒有光傳播）。
系統：三維（光線結果配置文件）和三維系統視圖
這兩種方法的主要區別是，第一種方法還使用光線結果配置文件提供了有關傳播光的信息，而后者只顯示組件和探測器。我們將在用例的其余部分中集中關注系統三維視圖。
系統：光線結果配置文件的三維視圖
三維系統視圖：不帶光線的系統可視化
選項——選擇要顯示的元件
通過右鍵單擊文檔窗口，可以獲得一個提供詳細選項的菜單。第一個選項“選擇要顯示的元件”允許配置文檔中顯示的系統元件（默認情況下，將顯示所有元件）。
選項——選擇追跡序列
在非序列傳播（手動通道配置）的情況下，系統中可以有許多光路可用。“選擇追跡序列”選項允許用戶選擇或取消選擇某些傳播步驟，以在視圖中顯示（默認情況下會顯示所有光路）。
赫里奧特池的建模
選項——視圖設置
視圖設置將打開另一個菜單與各種選項來自定義三維視圖，如配色方案、視圖工具或光線的描繪風格等。
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摘要
為了從根本上了解光學系統的特性，對其組件進行可視化并顯示光的傳播情況大有幫助。為此，VirtualLab Fusion 提供了顯示光學系統三維可視化的工具。這些工具還可用于檢查元件和探測器的位置，以及快速了解光在系統內部的傳播情況。三維視圖的建模技術類似于光線追蹤。
如何生成系統視圖文檔
系統：三維（光線結果剖面）與三維系統視圖
這兩種方法的主要區別在于，前者還可通過Ray Results Profile提供有關傳播光線的信 息，而后者只顯示組件和探測器。
在接下來的使用案例中，我們將重點介紹 System：3D視圖。
系統：Ray Results Profile的3D視圖
3D 系統視圖：
無光可視化系統
選項 - 選擇要顯示的元件
右鍵單擊文檔窗口，菜單上將顯示詳細選項。第一個選項 "Select Elements to Show"允許對文檔中顯示的系統元件進行配置（默認情況下顯示所有元件）。
查看完整用例：
Examination of Sodium D Lines with Etalon
如果系統有很多元件，Selection Tools可以減輕工作量。
選項 - 選擇追跡序列
在非序列傳播（手動通道配置）的情況下，系統中可能有許多光路。通過"Select Tracing Sequence"選項，用戶可以選擇或取消選擇在視圖中顯示的某些傳播步驟（默認情況下顯示所有光路）。
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為了從根本上了解光學系統的特性，對其組件進行可視化并顯示光的傳播情況大有幫助。為此，VirtualLab Fusion 提供了顯示光學系統三維可視化的工具。這些工具還可用于檢查元件和探測器的位置，以及快速了解光在系統內部的傳播情況。三維視圖的建模技術類似于光線追蹤。
如何生成系統視圖文檔
系統：三維（光線結果剖面）與三維系統視圖
這兩種方法的主要區別在于，前者還可通過Ray Results Profile提供有關傳播光線的信 息，而后者只顯示組件和探測器。
在接下來的使用案例中，我們將重點介紹 System：3D視圖。
系統：Ray Results Profile的3D視圖
3D 系統視圖：
無光可視化系統
選項 - 選擇要顯示的元件
右鍵單擊文檔窗口，菜單上將顯示詳細選項。第一個選項 "Select Elements to Show"允許對文檔中顯示的系統元件進行配置（默認情況下顯示所有元件）。
查看完整用例：
Examination of Sodium D Lines with Etalon
如果系統有很多元件，Selection Tools可以減輕工作量。
選項 - 選擇追跡序列
在非序列傳播（手動通道配置）的情況下，系統中可能有許多光路。通過"Select Tracing Sequence"選項，用戶可以選擇或取消選擇在視圖中顯示的某些傳播步驟（默認情況下顯示所有光路）。
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為了從根本上了解光學系統的特性，對其組件進行可視化并顯示光的傳播情況大有幫助。為此，VirtualLab Fusion 提供了顯示光學系統三維可視化的工具。這些工具還可用于檢查元件和探測器的位置，以及快速了解光在系統內部的傳播情況。三維視圖的建模技術類似于光線追蹤。
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系統：三維（光線結果剖面）與三維系統視圖
這兩種方法的主要區別在于，前者還可通過Ray Results Profile提供有關傳播光線的信 息，而后者只顯示組件和探測器。
在接下來的使用案例中，我們將重點介紹 System：3D視圖。
系統：Ray Results Profile的3D視圖
3D 系統視圖：
無光可視化系統
選項 - 選擇要顯示的元件
右鍵單擊文檔窗口，菜單上將顯示詳細選項。第一個選項 "Select Elements to Show"允許對文檔中顯示的系統元件進行配置（默認情況下顯示所有元件）。
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如果系統有很多元件，Selection Tools可以減輕工作量。
選項 - 選擇追跡序列
在非序列傳播（手動通道配置）的情況下，系統中可能有許多光路。通過"Select Tracing Sequence"選項，用戶可以選擇或取消選擇在視圖中顯示的某些傳播步驟（默認情況下顯示所有光路）。
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鑒于篇幅，本文僅為節選，全文內容請聯系我，謝謝
展開 VirtualLab：光學系統的三維可視化
摘要
為了對光學系統的性質有一個基本的了解，對其組件的可視化和光傳播的提示是非常有幫助的。為此，VirtualLab Fusion提供了一個工具來顯示光學系統的三維視圖。這些工具可以進一步用于檢查元件和探測器的位置，以及快速了解光在系統內的傳播。所應用的三維視圖建模技術可與經典的光線追跡相媲美。
如何生成一個系統視圖文檔
一個光學系統的三維視圖可以通過兩種不同的方式生成：
1. 使用“光線結果配置文件”并選擇“系統：三維”作為結果，然后運行模擬。
2. 點擊視圖系統（僅三維顯示組件，沒有光傳播）。
系統：三維（光線結果配置文件）和三維系統視圖
這兩種方法的主要區別是，第一種方法還使用光線結果配置文件提供了有關傳播光的信息，而后者只顯示組件和探測器。我們將在用例的其余部分中集中關注系統三維視圖。
系統：光線結果配置文件的三維視圖
三維系統視圖：不帶光線的系統可視化
選項——選擇要顯示的元件
通過右鍵單擊文檔窗口，可以獲得一個提供詳細選項的菜單。第一個選項“選擇要顯示的元件”允許配置文檔中顯示的系統元件（默認情況下，將顯示所有元件）。
選項——選擇追跡序列
在非序列傳播（手動通道配置）的情況下，系統中可以有許多光路可用。“選擇追跡序列”選項允許用戶選擇或取消選擇某些傳播步驟，以在視圖中顯示（默認情況下會顯示所有光路）。
赫里奧特池的建模
選項——視圖設置
視圖設置將打開另一個菜單與各種選項來自定義三維視圖，如配色方案、視圖工具或光線的描繪風格等。
配色方案-背景顏色
可用的配色方案是亮、中和暗。此外，用戶可以決定是否包括背景顏色漸變。
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為了對光學系統的性質有一個基本的了解，對其組件的可視化和光傳播的提示是非常有幫助的。為此，VirtualLab Fusion提供了一個工具來顯示光學系統的三維視圖。這些工具可以進一步用于檢查元件和探測器的位置，以及快速了解光在系統內的傳播。所應用的三維視圖建模技術可與經典的光線追跡相媲美。
這兩種方法的主要區別是，第一種方法還使用光線結果配置文件提供了有關傳播光的信息，而后者只顯示組件和探測器。我們將在用例的其余部分中集中關注系統三維視圖。
系統：三維（光線結果配置文件）和三維系統視圖
2.
點擊視圖系統（僅三維顯示組件，沒有光傳播）。
1.
使用“光線結果配置文件”并選擇“系統：三維”作為結果，然后運行模擬。
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展開 自研高性能仿真軟件前后處理可視化框架——集成你的求解器
</p><p class="ql-align-justify"><strong>高級分析與可視化工具</strong></p><p>斷裂與損傷分析可視化（損傷變量、裂紋面張力、能量釋放率等）。接觸壓力分布、摩擦系數在界面上的可視化。模態與特征分析（模態形狀、自然頻率、阻尼比）的可視化。優化和敏感性分析結果的可視化與匯總。</p><figure style="text-align: center;"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202510/attachment/0f1e714dddad4133b4f8376076eb63a4.png" style="display: inline-block;" data-regular="true"><img src="https://img.jishulink.com/202510/attachment/0f1e714dddad4133b4f8376076eb63a4.png"></figure></figure><p><br></p>
展開 VirtualLabFusion多元化光學仿真平臺
VirtualLab Fusion多元化光學仿真平臺原理簡介
VirtualLab Fusion多元化光學仿真平臺是德國LightTrans公司以場追跡概念開發出來的一款多元化光學仿真平臺，其集成了從幾何光學到物理光學、從近似到嚴格的各種麥克斯韋方程求解器，如LPIA（局部平面界面近似）、LLGA（局部線性光柵近似）、RK-BPM（龍格庫塔光束傳輸方法）、TEA（薄元近似）、FMM/RCWA（傅里葉模態法/嚴格耦合波法）等，能夠對如幾何透鏡、自由曲面、衍射透鏡、全息元件、GRIN透鏡以及光柵和Meta-Grating等各類元件進行仿真和分析，以及如Geometric（幾何）、SPW（平面波譜）、Fresnel（菲涅爾）、Far Field（遠場）、Rayleigh Sommerfeld（瑞利索墨菲）等，能夠對各種自由空間傳輸進行計算。同時，VirtualLab Fusion還提供了三種傅里變換方法，包括FFT（快速傅里葉變換）、Semi-Analytical FT（半解析傅里葉變換）以及Pointwise FT（逐點傅里葉變換）。對于包含各類光學元件的整個復雜的光學系統，通過非序列追跡功能，將所需的求解器連接起來，并通過選擇合適的傅里葉變換方法，以在空間域或者空間頻率域進行光場傳輸計算，從而能夠在保證計算精度的情況下，更快的完成整個系統的仿真和分析，以實現多元化光學仿真。在整個仿真過程中，會考慮各種物理光學效應，如干涉、衍射、像差、偏振、相干以及矢量效應等。
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