相干光模擬
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
相干光模擬的實例教程
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GLAD
GLAD應(yīng)用：部分相干光模擬
概述
一個理想的單色點光源發(fā)射的光是完全相干光。但實際物理光源不是點源，總是具有一定的空間尺度并包含眾多輻射單元，其發(fā)出的光也非嚴(yán)格的單色光,其光譜具有一定寬度，這種光即部分相干光。產(chǎn)生部分相干光主要有三種方法：
（1）降低激光的相干性來獲得部分相干光。用動態(tài)散射體降低激光的相干性，通過控制散射體的性質(zhì)來控制散射體后光束的相干性。（2）利用Van-Citter-Zernike定理使擴展光源發(fā)出的非相干光成為部分相干光。（3）將一些互不相干的激光本征模疊加來產(chǎn)生部分相干光束。
系統(tǒng)描述
本例介紹了如何上述第二種方法來實現(xiàn)部分相干光的建模。如圖1所示，整體結(jié)構(gòu)是一個科勒照明系統(tǒng)。一個聚光元件將非相干光源傳遞到轉(zhuǎn)像透鏡的入瞳處。非相干光源照亮物體掩膜面，并在最后的像面上得到適當(dāng)放大的像。為了對光束合理采樣，光源放在物體掩膜的共軛面處，以便光源具有一定的尺寸，而不是理想點光源。對于具有一定尺寸的光源，它所成的像就是部分相干的。當(dāng)光源大到可以填滿轉(zhuǎn)像透鏡入瞳時，其所成的像就將是非相干的。
圖1.部分相干光建模示意圖
部分相干光的建模過程為：將光源看作無數(shù)的點光源，每個點光源通過系統(tǒng)成像，并在成像面上進行非相干疊加。因為點光源發(fā)出的光線要通過整個系統(tǒng)，所以點光源的數(shù)目一定要盡量小。一個完整的相干系統(tǒng)只需要一個點光源，而部分相干系統(tǒng)可能需要10個，而非相干系統(tǒng)差不多要求50個。
展開 模擬結(jié)果
圖1.object mask的初始分布
圖2.完全相干時點光源在轉(zhuǎn)像透鏡入瞳處所成的像
圖3.完全相干時object mask所成的像
圖4.部分相干時點光源在轉(zhuǎn)像透鏡入瞳處所成的像
圖5.部分相干時object mask所成的像
圖6.完全不相干時點光源在轉(zhuǎn)像透鏡入瞳處所成的像
圖7.完全不相干時object mask所成的像
本例介紹了如何上述第二種方法來實現(xiàn)部分相干光的建模。如圖1所示，整體結(jié)構(gòu)是一個科勒照明系統(tǒng)。一個聚光元件將非相干光源傳遞到轉(zhuǎn)像透鏡的入瞳處。非相干光源照亮物體掩膜面，并在最后的像面上得到適當(dāng)放大的像。為了對光束合理采樣，光源放在物體掩膜的共軛面處，以便光源具有一定的尺寸，而不是理想點光源。對于具有一定尺寸的光源，它所成的像就是部分相干的。當(dāng)光源大到可以填滿轉(zhuǎn)像透鏡入瞳時，其所成的像就將是非相干的。
系統(tǒng)描述
（1）降低激光的相干性來獲得部分相干光。用動態(tài)散射體降低激光的相干性，通過控制散射體的性質(zhì)來控制散射體后光束的相干性。（2）利用Van-Citter-Zernike定理使擴展光源發(fā)出的非相干光成為部分相干光。（3）將一些互不相干的激光本征模疊加來產(chǎn)生部分相干光束。
一個理想的單色點光源發(fā)射的光是完全相干光。但實際物理光源不是點源，總是具有一定的空間尺度并包含眾多輻射單元，其發(fā)出的光也非嚴(yán)格的單色光,其光譜具有一定寬度，這種光即部分相干光。產(chǎn)生部分相干光主要有三種方法：
概述
展開 模擬結(jié)果
圖.1 object mask的初始分布
圖.2 完全相干時點光源在轉(zhuǎn)像透鏡入瞳處所成的像
圖.3 完全相干時object mask所成的像
圖.4 部分相干時點光源在轉(zhuǎn)像透鏡入瞳處所成的像
圖.5 部分相干時object mask所成的像
圖.6 完全不相干時點光源在轉(zhuǎn)像透鏡入瞳處所成的像
圖.7 完全不相干時object mask所成的像
用于模擬相干性的FRED工具
■ 相干光源
FRED包括許多默認(rèn)相干光源，包括：平面波、點光源和激光光束。一種詳細(xì)的光源菜單可以輕松、方便的自定義光源。
■ 高斯光線尺寸點列圖
高斯光束可以在任何平面上顯示，顯示每個基準(zhǔn)光線和它的1/e2橢圓，便于光束發(fā)散度和采樣的分析和故障排除。
■ 光線狀態(tài)概要
顯示每一光線的狀態(tài)，使其易于進行故障排除和診斷光線的錯誤。
■ 相干場重新采樣
對標(biāo)量場在空間上重新采樣可以避免相干光的錯誤和表面的采樣不足。
■ 相干場分析
顯示標(biāo)量或極化矢量場的幅度、能量、相位和波前圖。
■ 波前計算
具有Zernike分解能力的波前分析和繪圖。
■ 部分相干性
對于特定的應(yīng)用，可以執(zhí)行部分相干光源和分析。
目錄
簡介
FRED基礎(chǔ)：相干性建模
鎖定FRED特點：相干場重采樣
相干光源定義
高斯光線尺寸點列圖工具
光線狀態(tài)
相干場重新采樣
相干標(biāo)量場分析
FRED中部分相干性示例：衍射儀
簡介
模擬光線的相干特性非常意義的。當(dāng)用FRED模擬相干系統(tǒng)時，用戶應(yīng)該對FRED進行相干計算的方法有一個大致的了解，它是利用高斯光束分解（GBD）的一種一般形式。本應(yīng)用描述了一些在使用FRED時基本的相干建模方法和注意事項，以及一個應(yīng)用于ThorLabs擴束器的相干場重新采樣特性的一個示例，最后，衍射儀用于演示一個部分相干性模型。
FRED基礎(chǔ)：相干性建模
FRED關(guān)于激光光束的追跡采用高斯光束分解技術(shù)（Gaussian beam decomposition，GBD）來傳輸相干場，最早由Arnaud 在1969年提出，是一組高斯光束子波(beamlet)可以合成任意的復(fù)數(shù)場。
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相干光模擬的最新內(nèi)容
相干光的高斯子束模型
通過使用一個稱為高斯光束分解（GBD）的技術(shù)，可以在FRED中實現(xiàn)相干光的模擬。光場被分成獨立的高斯子束，相互之間是相干傳播的。每個子束由一組光線表示（圖1），主光線沿著子束的軸。八個二級光線包括：代表光束腰的四個正交二級束腰光線，和代表光束發(fā)散度的四個正交二級發(fā)散光線。
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概述
這篇文章介紹了：
如何在序列模式下使用多重結(jié)構(gòu)創(chuàng)建分光棱鏡
如何在布局圖以及分析/計算窗口中同時追跡透射和反射光線
在考慮偏振及鍍膜的影響下如何計算透射和反射光線的總能量
介紹
在OpticStudio中，分光棱鏡可以在序列或非序列追跡模式下模擬。
在非序列中，光線可以在折射表面上分裂為折射和反射光線。這也是非序列模式最主要的優(yōu)勢
本例介紹了如何上述第二種方法來實現(xiàn)部分相干光的建模。如圖1所示，整體結(jié)構(gòu)是一個科勒照明系統(tǒng)。一個聚光元件將非相干光源傳遞到轉(zhuǎn)像透鏡的入瞳處。非相干光源照亮物體掩膜面，并在最后的像面上得到適當(dāng)放大的像。為了對光束合理采樣，光源放在物體掩膜的共軛面處，以便光源具有一定的尺寸，而不是理想點光源。對于具有一定尺寸的光源，它所成的像就是部分相干的。當(dāng)光源大到可以填滿轉(zhuǎn)像透鏡入瞳時
工采網(wǎng)代理的WH4517V是一款將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的設(shè)備，它集成了先進的環(huán)境光傳感器、先進的接近傳感器以及高效率的紅外線垂直腔面發(fā)射激光器。傳感器和VCSEL的間距僅為2.1毫米，因此非常適合用于小型紅外孔的設(shè)計。
WH4517V是一款具有超高靈敏度和超高紅外抑制的環(huán)境光傳感器。芯片有兩個光電二極管陣列來感應(yīng)不同光譜的光。內(nèi)置光學(xué)濾光片以阻擋紅外線的環(huán)境光傳感器
GLAD：部分相干光模擬5個月前
概述
一個理想的單色點光源發(fā)射的光是完全相干光。但實際物理光源不是點源，總是具有一定的空間尺度并包含眾多輻射單元，其發(fā)出的光也非嚴(yán)格的單色光,其光譜具有一定寬度，這種光即部分相干光。產(chǎn)生部分相干光主要有三種方法：
（1）降低激光的相干性來獲得部分相干光。用動態(tài)散射體降低激光的相干性，通過控制散射體的性質(zhì)來控制散射體后光束的相干性。（2）利用Van-Citter-Zernike
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概要
光學(xué)相干層析成像(OCT)系統(tǒng)是斷層成像系統(tǒng)，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。本文講述了光學(xué)相干層析成像(OCT)系統(tǒng)的設(shè)計，并探討了如何使用OpticStudio進行相干模擬。
簡介
光學(xué)相干層析成像(OCT)系統(tǒng)是斷層成像系統(tǒng)，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。盡管光線在
數(shù)字式環(huán)境光傳感器的工作原理基于光電效應(yīng)，通過感光元件將光線強度轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進行處理。
數(shù)字式環(huán)境光傳感器主要采用光電二極管或半導(dǎo)體材料作為感光元件。當(dāng)光線照射到這些材料表面時，光子激發(fā)電子躍遷，產(chǎn)生與光線強度成正比的光電流。例如，光電二極管的電流大小直接反映入射光線強度。
信號處理流程：
光敏轉(zhuǎn)換?：光線強度變化引發(fā)感光元件（如光電二極管）的電流變化，該電流與光線強度呈線性關(guān)系。
雙縫干涉實驗最初由Thomas Young在19世紀(jì)初進行，它顯示了光的波動性質(zhì)，是空間相干測量的重要技術(shù)。在VirtualLab Fusion中，我們用單點光源和擴展光源復(fù)現(xiàn)了Young的實驗。我們通過檢查干涉條紋對比度的變化來研究擴展源的相干特性。
楊氏干涉實驗
使用部分相干光的楊氏干涉實驗8個月前
雙縫干涉實驗最初由Thomas Young在19世紀(jì)初進行，它顯示了光的波動性質(zhì)，是空間相干測量的重要技術(shù)。在VirtualLab Fusion中，我們用單點光源和擴展光源復(fù)現(xiàn)了Young的實驗。我們通過檢查干涉條紋對比度的變化來研究擴展源的相干特性。
楊氏干涉實驗
在 VirtualLab Fusion中,我們復(fù)現(xiàn)了著名的楊氏干涉實驗，并檢驗了狹縫寬度
大家好，今天我分享的案例模型是一種基于光耦合器的熱光調(diào)制光開關(guān)模型。是基于rsoft軟件中beam模塊耦合熱光調(diào)制物理場而展開模擬研究的。
圖1 熱光調(diào)制光開關(guān)基本幾何模型
其中加熱電極為鋁電極，具體配置的材料參數(shù)圖示如下圖2所示：
圖2鋁電極材料設(shè)置參數(shù)
其中參數(shù)WA,PxA均為參數(shù)變量，可自行設(shè)定控制波導(dǎo)所在位置。由于熱光調(diào)制效應(yīng)需要涉及到物理場熱光效應(yīng)模塊
