光束傳輸仿真的案例
RP Fiber Power 單模光纖內(nèi)光束的特性(光束的傳輸特性)
文件：Launching light into a single-mode fiber .fpw
研究非理想的入射條件下，單模光纖內(nèi)多光束的傳輸特性。設(shè)定入射光為高斯型（不完全匹配光纖的導(dǎo)波模式），離軸入射，并具有一定的入射角。根據(jù)以上計算的光纖模式，用戶還需計算入射效率，采用多個光束傳輸，即可分析光纖內(nèi)的傳輸特性。
圖1為yz平面的場振幅分布，可觀察到入射光如何進(jìn)入包層的過程。
圖2為入射效率與初始光束半徑的函數(shù)關(guān)系。
來自武漢墨光微信公眾號
RP Fiber Power 光纖激光器及激光器設(shè)計軟件—單模光纖內(nèi)光束的特性(光束的傳輸特性)
研究非理想的入射條件下，單模光纖內(nèi)多光束的傳輸特性。設(shè)定入射光為高斯型（不完全匹配光纖的導(dǎo)波模式），離軸入射，并具有一定的入射角。根據(jù)以上計算的光纖模式，用戶還需計算入射效率，采用多個光束傳輸，即可分析光纖內(nèi)的傳輸特性。
圖1為yz平面的場振幅分布，可觀察到入射光如何進(jìn)入包層的過程。
圖2為入射效率與初始光束半徑的函數(shù)關(guān)系。
RP Fiber Power 主動調(diào)Q Nd :YAG激光器，光束傳輸特性
該范例數(shù)值模擬光束的傳輸。結(jié)論表明，影響增益分布，雖然通常不嚴(yán)重，但已發(fā)生諧振模式耦合。
圖形如下：
圖1為功率與光束半徑隨時間的變化。在每次往返后自動存儲相應(yīng)數(shù)據(jù)。（運(yùn)行其它圖形還需先獲得該圖形）
圖2為脈沖產(chǎn)生后，釹離子激發(fā)的空間分布。
圖3為脈沖產(chǎn)生過程中，光束分布的變化。
若用戶設(shè)置變量L_air（晶體與端面反射鏡）達(dá)25mm，（取代20mm，或30mm），諧振模式耦合占主導(dǎo)，嚴(yán)重改變輸出結(jié)果，影響增益分布。
了解更多說明，詳見網(wǎng)頁版：http://www.rp-photonics.com/fiberpower_qs_yag_bp.html.
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展開 VirtualLab Fusion系列課程 | VirtualLab Fusion光束整形及空間光束傳播仿真
[圖片]
基于MATLAB的矢量光束聚焦光場仿真
光學(xué)的發(fā)展促進(jìn)了新型偏振光的提出，比如矢量光束。矢量光束由于其在垂直于光傳播方向的橫截面具有非均一性的偏振分布，在量子存儲、粒子操控、超分辨成像、納米光刻和激光加工等領(lǐng)域具有重要的潛在發(fā)展前景。因此，有必要引入光學(xué)發(fā)展前沿，鼓勵學(xué)生探索光學(xué)新發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，從而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)教研融合。同時，考慮到知識的難度，我們需要結(jié)合虛擬仿真實驗對光學(xué)理論和模型進(jìn)行精確仿真和可視化，從而直觀呈現(xiàn)抽象的物理過程，提高教學(xué)效果和學(xué)習(xí)效率[2]。
本文以矢量偏振光束通過高數(shù)值孔徑物鏡的衍射為例，基于MATLAB模擬仿真展示偏振態(tài)對光場傳播過程和聚焦光場的影響。對于低數(shù)值孔徑透鏡，只需使用傍軸近似或夫瑯禾費近似的標(biāo)量衍射理論。但是，對于高數(shù)值孔徑透鏡，聚焦光場與偏振狀態(tài)密切相關(guān)，特別是對于矢量光束，聚焦光場將呈現(xiàn)顯著的偏振特性[3], 此時就需要使用由RICHARDS B和WOLF E在德拜標(biāo)量衍射積分的基礎(chǔ)上建立的矢量衍射理論[4,5]。借助矢量衍射理論，可以精確描述矢量光束的衍射光場分布，包括振幅、相位和偏振態(tài)等。首先，根據(jù)矢量衍射理論推導(dǎo)了聚焦場分布積分表示；進(jìn)一步借助MATLAB仿真給出了矢量偏振光束入射情況下的聚焦光場分布，為學(xué)生提供直觀的可視化結(jié)果。最后，通過與常見的線偏振光和圓偏振光對比，對矢量偏振光束聚焦場分布進(jìn)行了分析和總結(jié)，有助于學(xué)生對偏振影響的整體理解和掌握。
1 矢量偏振光束
偏振光束根據(jù)空間分布可分為均勻偏振光和非均勻偏振光[6,7]，線偏振光、圓偏振光、橢圓偏振光都是常見的均勻偏振光。非均勻偏振光在不同空間位置的偏振態(tài)不同，矢量光束屬于非均勻偏振光。振幅和偏振態(tài)在光束橫截面上以光軸為對稱軸，分布沿徑向方向有一定夾角φ0的矢量光束，稱為軸對稱矢量光束,如圖1(a)所示。
展開 光線在管道中的傳輸數(shù)值仿真
本案例基于COMSOL軟件仿真了光線通過全內(nèi)反射在彎曲光導(dǎo)管中傳輸，其中還研究了管的形狀對透光率的影響。仿真結(jié)果如圖：
感興趣的朋友，歡迎交流
1，comsol仿真厄米特高斯光束 ￥1000
本文根據(jù)《激光原理》-周炳琨這本書中的厄米特高斯光公式，在comsol中仿真了高階厄米特高斯光。
所用comsol版本為5.6版，模塊為波束包絡(luò)。
復(fù)現(xiàn)結(jié)果如下圖
其中TEM20厄米特高斯光的傳播動態(tài)圖如下圖所示
首先，厄米特高斯光束公式如下
該公式的難點是厄米特高斯函數(shù)H的具體表達(dá)式。它如下圖所示
有了具體表達(dá)式，接下來需要的就是紙和筆以及耐心，將高階厄米特函數(shù)推導(dǎo)出來，雖然上圖中給出了低階的厄米特函數(shù)，但還是推一推比較好。推好公式之后，輸入到comsol中即可重復(fù)出上面的曲線圖如下。
解決掉厄米特函數(shù)后，在光公式中存在兩個厄米特函數(shù)Hm和Hn。想要參數(shù)化掃描m和n，就可以調(diào)用不同的厄米特高斯函數(shù)該怎么辦呢？答案是用多層嵌套if語句即可。
如此一來，就不用手動一個一個替換厄米特公式，直接掃就完事了。
最后，能掃出16個厄米特高斯光束
書本上只取了其中六個進(jìn)行展示
可以看到重復(fù)的還是比較好的。書本上其他圖重復(fù)出來也是沒問題的。
下面是付費內(nèi)容，里面包含的內(nèi)容如下圖。
展開 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(xué)中最重要的現(xiàn)象之一。本文分析了MIT實驗視頻中的光學(xué)原理，提煉了其物理模型。視頻利用邁克爾遜干涉儀進(jìn)行分振幅產(chǎn)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(qiáng)大的光學(xué)設(shè)計軟件ASAP對該物理模型進(jìn)行仿真的過程。
光學(xué)原理: 邁克耳孫干涉儀是應(yīng)用光的干涉原理，測量長度或長度變化的精密的光學(xué)儀器，其光路圖如圖。
運(yùn)行ASAP模擬結(jié)果：
ASAP 已持續(xù)在光學(xué)領(lǐng)域中發(fā)展，由代碼來指示光線如何與系統(tǒng)對象交互作用，來模擬其物理現(xiàn)象。仿真和分析的結(jié)果非常明了，能夠比現(xiàn)有其它軟件處理更多的光學(xué)系統(tǒng)仿真。 ASAP 在工業(yè)界廣泛應(yīng)用于航天工程、生物光學(xué)產(chǎn)業(yè)、顯示器、反射器、光學(xué)測量科技、光通訊產(chǎn)業(yè)、照明系統(tǒng)、光導(dǎo)管系統(tǒng)等。
因此，對于光電專業(yè)的學(xué)生來說，用好 ASAP 不僅能讓我們在未來的課程設(shè)計中受益，更深層次的講，當(dāng)我們畢業(yè)走進(jìn)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(tài)度去做工程，這就成為我們學(xué)習(xí)和發(fā)展的優(yōu)勢，比如當(dāng)我們設(shè)計一個光學(xué)系統(tǒng)后想要模擬產(chǎn)品效果是否達(dá)到要求， 我們便可以利用 ASAP 強(qiáng)大的功能做出仿真， 發(fā)現(xiàn)其存在的問題，結(jié)合所學(xué)解決優(yōu)化，以達(dá)到完善產(chǎn)品的目的。而每完成這樣的一次任務(wù)也就完成了一次自我升華，是對知識的沉淀，對經(jīng)驗的累積，對視野的拓展。
展開 血液血小板顆粒在無序通道內(nèi)的傳輸運(yùn)動仿真 ￥800
<p>本案例模擬了血液血小板顆粒在無序通道內(nèi)的傳輸運(yùn)動過程，模擬結(jié)果如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202203/imgs/200f7598c2594d719f3676c6a777ed97.gif" alt="Untitled.gif"></p><p>感興趣的朋友可下載模型，歡迎交流</p><p><br></p>
展開 仿真技術(shù)與芯片并行，探討其不同部分的熱傳輸以及散熱效果
在芯片設(shè)計過程中，仿真驗證是十分重要的一個環(huán)節(jié)，以確保芯片在進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)節(jié)前能夠符合預(yù)期設(shè)計性能要求。而其中芯片的熱傳輸和散熱性能是至關(guān)重要的一點。
芯片散熱模擬
大多數(shù)功率半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)都非常相似。這是一個熱模型示例，其中包含芯片、引腳、銅片等分立建模元件。
詳細(xì)熱模型（左下）和詳細(xì)芯片結(jié)構(gòu)（右）
芯片的整體厚度為240 μm。這可以分成兩部分：芯片體，可以導(dǎo)熱但不散熱；較薄的芯片結(jié)點，可以導(dǎo)熱，并且當(dāng)器件傳導(dǎo)電流時幫助芯片散熱。在芯片頂部，有5 μm的鋁層。這種芯片細(xì)節(jié)水平對于分析器件瞬態(tài)散熱非常重要。
由于芯片的非統(tǒng)一特性，工程師們無法立即了解芯片節(jié)點散熱時器件內(nèi)部的熱量的流動情況，或者器件的熱量隨時間上升的情況。然而通過模擬，可以給這些效果建模分析。
工程師們通過執(zhí)行多個持續(xù)時間不同的瞬態(tài)熱仿真，并觀察溫度上升和芯片內(nèi)的熱傳輸。
所有示例的起始溫度都是20 °C，仿真持續(xù)時間為1 μs、10 μs、100 μs和1 ms。芯片結(jié)點功耗均為1500 W，記錄芯片結(jié)點中心位置的溫度。
1 μs、10 μs、100 μs和1 ms后的溫度分布圖
仿真結(jié)果
1 μs后，溫度增加幅度很低。盡管芯片結(jié)點的功耗可能很高，但設(shè)備內(nèi)的總能耗仍然只有1.5 mW。
100 μs后，大約只有一半芯片厚度仍然保持起始溫度，且溫度相對較低，只有60.5 ℃。
1ms時，熱量開始向銅片頂部傳輸，且溫度接近器件的最高限值175 ℃。
進(jìn)一步觀察，可以看到1ms之后，總熱量中只有不到1%通過銅片底部散出，甚至比通過器件周圍塑料部件傳輸的熱量還少。
芯片在1ms的持續(xù)時間內(nèi)，大部分熱傳輸和溫度變化都會發(fā)生在器件內(nèi)部，這時候散熱器對芯片的熱傳導(dǎo)是沒有任何效果的。
展開 用COMSOL仿真激光在光纖中傳輸的光熱效應(yīng)問題
用COMSOL仿真激光在光纖中傳輸的光熱效應(yīng)問題
我想仿真激光在光纖中傳輸的光熱效應(yīng)，即激光在光纖中損耗轉(zhuǎn)化為熱量的現(xiàn)象。
我選用COMSOL 波動光學(xué)模塊和固體傳熱模塊，添加多物理場耦合，study設(shè)置為頻域-瞬態(tài)。
具體模型如下圖所示，光纖材料為silica，外層為air，上下端口設(shè)置為數(shù)值端口。
但是計算總是顯示不收斂，初步懷疑是邊界條件的問題，請問這種結(jié)構(gòu)該如何設(shè)置熱場的邊界條件？
謝謝！
從“文件傳輸”到“云端協(xié)同”：2026年飛機(jī)研發(fā)工程師如何用戴西DTS重塑設(shè)計仿真工作流？
——這曾是飛機(jī)研發(fā)工程師老張的日常：跨洋傳輸大模型、苦等下載、格式轉(zhuǎn)換、版本混亂……無數(shù)個深夜，都耗在了數(shù)據(jù)的搬運(yùn)而非真正的工程分析上。</p><p>然而2026年的今天，一種全新的研發(fā)范式正在航空工程師群體中悄然普及：</p><p>他們只需打開瀏覽器，輸入賬號，就能實時訪問云端的最新模型，與全球同事在同一虛擬空間中協(xié)作，在普通筆記本上流暢剖切千萬級網(wǎng)格的仿真結(jié)果。</p><p>這標(biāo)志著飛機(jī)研發(fā)效率 從“本地單機(jī)+文件傳輸”到“云端協(xié)同+實時交互”的根本性跨越。</p><p><strong>PART/1</strong></p><p><strong><em>范式轉(zhuǎn)移：從“本地單機(jī)”到“云端協(xié)同”</em></strong></p><p>傳統(tǒng)飛機(jī)研發(fā)的設(shè)計仿真流程，是一個線性且高度依賴本地算力的過程：</p><p>設(shè)計師用CATIA繪制三維模型，另存為STEP格式，發(fā)給仿真工程師；仿真工程師導(dǎo)入Abaqus或Fluent，劃分網(wǎng)格、求解計算，生成GB級的結(jié)果文件；再將結(jié)果壓縮、上傳、通知遠(yuǎn)在異國的氣動專家下載；氣動專家等待半天，打開后發(fā)現(xiàn)版本不對，或者模型太大本地工作站卡死……整個過程充斥著等待、轉(zhuǎn)換、重復(fù)和溝通成本。</p><p><strong>戴西DTS 3D遠(yuǎn)程圖形可視化云桌面與3DViz輕量化轉(zhuǎn)換工具</strong>等系列產(chǎn)品的成熟融合，正在徹底改變這一流程。</p><p>“研發(fā)協(xié)同”的定義，正從“傳輸文件并等待反饋”演變?yōu)?<strong>“實時訪問并共同操作同一模型”:</strong></p><p>從管理本地文件與版本，轉(zhuǎn)向私有云端數(shù)據(jù)管理與協(xié)同意識；</p><p>從精通單一工具，轉(zhuǎn)向掌握跨專業(yè)協(xié)同與實時溝通能力；</p><p>從關(guān)注模型細(xì)節(jié)，轉(zhuǎn)向聚焦物理本質(zhì)與設(shè)計優(yōu)化。</p><p>戴西DTS云桌面正是這一范式轉(zhuǎn)移中的代表性工具。
展開 激光光束質(zhì)量評估遇瓶頸？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(jié)果圖
總結(jié)
OAS 光學(xué)軟件通過精準(zhǔn)的物理建模與高效的數(shù)值計算，成功復(fù)現(xiàn)了剪切干涉的完整物理過程，其仿真結(jié)果與理論分析高度吻合，驗證了軟件在干涉光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計中的可靠性。該案例展示了數(shù)字化仿真技術(shù)在光學(xué)檢測領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，為相關(guān)技術(shù)研發(fā)提供了從概念設(shè)計到性能優(yōu)化的全流程解決方案。
CFDPro熱管仿真 | 模擬熱管內(nèi)部流動及傳熱傳質(zhì)過程，優(yōu)化熱傳輸性能
因此，仿真技術(shù)在熱管設(shè)計和優(yōu)化過程中起到了至關(guān)重要的作用。</p><p><strong>熱管模擬仿真目的</strong></p><p>通過CFD技術(shù)模擬熱管的實際工作過程，以預(yù)測和優(yōu)化其熱傳輸性能。仿真可以實現(xiàn)以下幾個目的：</p><p><strong>設(shè)計優(yōu)化：</strong>基于仿真數(shù)據(jù)，可以調(diào)整熱管的幾何形狀、管徑、管長、翅片結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵參數(shù)，以最大化其熱傳輸效率。</p><p><strong>性能預(yù)測：</strong>通過CFD技術(shù)，可以預(yù)測熱管在不同工況下的溫度分布、壓力變化、傳熱效率以及響應(yīng)速度等關(guān)鍵參數(shù)。</p><p><strong>流動與傳熱特性分析：</strong>揭示熱管內(nèi)部的流體流動和傳熱特性，觀察到流體在熱管內(nèi)的流動路徑、流速分布、壓力分布以及溫度分布等關(guān)鍵信息。</p><p><strong>穩(wěn)定性與可靠性評估：</strong>評估熱管在不同運(yùn)行條件下的穩(wěn)定性和可靠性。包括長時間運(yùn)行、負(fù)荷變化、環(huán)境變化等多種情況。</p><p><strong>熱管仿真的難點</strong></p><p><strong>物理模型復(fù)雜性：</strong>熱管仿真涉及到兩相流、多組分流動、相變現(xiàn)象、復(fù)雜的傳熱機(jī)制以及毛細(xì)力驅(qū)動的回流效應(yīng)，這些都需要高精度的數(shù)學(xué)模型來描述。</p><p><strong>邊界條件設(shè)置：</strong>準(zhǔn)確設(shè)定熱管兩端及壁面的熱通量、壓力、濕度等邊界條件是仿真結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵，而在實際情況中這些條件可能會隨時間和空間變化。</p><p><strong>微尺度效應(yīng)：</strong>部分熱管內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有微觀特征，如微槽、多孔介質(zhì)等，這類微尺度效應(yīng)對傳熱有顯著影響，但建模難度較大。</p><p><strong>數(shù)值計算挑戰(zhàn)：</strong>求解涉及非線性方程組的穩(wěn)定性、收斂性和計算資源需求較高，特別是在處理大規(guī)模三維模型時。
展開 激光二極管應(yīng)用中光束難控？OAS軟件準(zhǔn)直鏡仿真來助力
激光二極管準(zhǔn)直鏡案例分析
簡介
激光二極管因發(fā)射面物理尺寸限制，輸出光束發(fā)散角較大，嚴(yán)重制約其在激光測距、光通信等需遠(yuǎn)距離傳輸或精確聚焦場景的應(yīng)用。本項目旨在通過 OAS 光學(xué)軟件構(gòu)建仿真模型，設(shè)計一款適配 0.635μm 波長的準(zhǔn)直鏡系統(tǒng)，將發(fā)散光束轉(zhuǎn)換為平行光束，核心指標(biāo)為降低遠(yuǎn)場發(fā)散角以提升光束準(zhǔn)直性，為后續(xù)工業(yè)應(yīng)用提供光學(xué)設(shè)計依據(jù)。
案例設(shè)置與操作
光源構(gòu)建
采用點光源模擬激光二極管發(fā)光特性，在軟件光源庫中設(shè)定波長為 0.635μm，匹配可見光波段應(yīng)用場景。
核心元件配置
搭建包含準(zhǔn)直透鏡與分束器的光學(xué)系統(tǒng)，準(zhǔn)直透鏡選用 BK7 玻璃材料，基于光的折射原理設(shè)計曲面參數(shù)；分束器.content 表面賦予堆棧膜層，利用薄膜特性優(yōu)化光束分光與傳輸效率。
參數(shù)調(diào)整
開啟 Sobol 采樣隨機(jī)光線生成功能，設(shè)定多核運(yùn)算模式加速追跡，通過導(dǎo)航窗口完成元件定位與參數(shù)關(guān)聯(lián)。
仿真分析與結(jié)果驗證
光束傳播特性
追跡結(jié)果顯示，原始發(fā)散光束經(jīng)準(zhǔn)直透鏡折射后，通過分束器膜層調(diào)控，傳播方向趨于平行，光斑輪廓規(guī)整度顯著提升。
準(zhǔn)直效果量化
軟件輸出的角度亮度分析圖表明，光束發(fā)散角較初始狀態(tài)大幅縮減，符合平行光傳輸的核心需求，驗證了膜層設(shè)計與透鏡參數(shù)的合理性。
可靠性驗證
通過參數(shù)靈敏度分析功能，確認(rèn)系統(tǒng)在元件公差范圍內(nèi)仍保持穩(wěn)定準(zhǔn)直性能，為實物加工提供容錯依據(jù)。
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