非序列光學建模
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
非序列光學建模的實例教程
本文提出
了一種優化非序列光學系統的方法。
推薦的方法是使用像素插值(Pixel Interpolation)、探測器數據合集(光照時刻數據)和正交下降優化器。
例如，優化一個自由曲面反射鏡，使 LED 的亮度從23 Cd 到大于250 Cd只需幾步。
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簡介
OpticStudio 的優化功能允許用戶通過將系統參數設為變量，在評價函數編輯器中定義性能標準來改進設計。這個過程會對設計產生巨大的影響，所以選擇合適的變量和標準非常重要。序列模式和非序列模式中可用的標準類型有所不同。本文為非序列系統的優化提供了一種建議方式。
例如，通過優化自由曲面反射鏡，最大限度地將 LED 的亮度從23 Cd 提高到大于250 Cd，只需幾分鐘。
阻尼最小二乘法與正交下降法對比
OpticStudio 中有兩種局部優化算法
:阻尼最小二乘法(DLS)和
正交下降法(OD)。DLS 運用數值微分計算，在一個較小的評價函數設計的解空間里確定優化方向。這種梯度方法是為光學系統設計專門開發的，被推薦用于所有成像和經典光學優化問題。然而，在純非序列系統優化中，由于采用像素探測器進行探測，DLS 的優化效果較差。并且評價函數本身是不連續的，這也可能導致梯度搜尋方法失敗。
下面是當評價函數只有一個變量時，對非序列系統的評價函數進行查看。
可以看出，很長一段區間內評價函數根本沒有變化，發生的變化是突然且不連續的。這使得通過梯度搜尋方法進行優化變得困難。
正交下降優化利用變量的正交化和解空間的離散采樣來降低評價函數值。OD 算法不計算評價函數的數值微分。對于評價函數存在原本噪聲的系統而言，例如非序列系統，OD 通常比 DLS 算法要好。
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概要
本文提出 了一種優化非序列光學系統的方法。 推薦的方法是使用像素插值(Pixel Interpolation)、探測器數據合集(光照時刻數據)和正交下降優化器。 例如，優化一個自由曲面反射鏡，使 LED 的亮度從23 Cd 到大于250 Cd只需幾步。
簡介
OpticStudio 的優化功能允許用戶通過將系統參數設為變量，在評價函數編輯器中定義性能標準來改進設計。這個過程會對設計產生巨大的影響，所以選擇合適的變量和標準非常重要。序列模式和非序列模式中可用的標準類型有所不同。本文為非序列系統的優化提供了一種建議方式。
例如，通過優化自由曲面反射鏡，最大限度地將 LED 的亮度從23 Cd 提高到大于250 Cd，只需幾分鐘。
阻尼最小二乘法與正交下降法對比
OpticStudio 中有兩種局部優化算法 :阻尼最小二乘法(DLS) 和 正交下降法(OD) 。DLS 運用數值微分計算，在一個較小的評價函數設計的解空間里確定優化方向。這種梯度方法是為光學系統設計專門開發的，被推薦用于所有成像和經典光學優化問題。然而，在純非序列系統優化中，由于采用像素探測器進行探測，DLS 的優化效果較差。并且評價函數本身是不連續的，這也可能導致梯度搜尋方法失敗。
下面是當評價函數只有一個變量時，對非序列系統的評價函數進行查看 。
可以看出，很長一段區間內評價函數根本沒有變化，發生的變化是突然且不連續的。這使得通過梯度搜尋方法進行優化變得困難。
正交下降優化利用變量的正交化和解空間的離散采樣來降低評價函數值。OD 算法不計算評價函數的數值微分。
展開 非序列光學系統，特別是那些非序列性來自組件內部多次內部反射的系統，具有一系列特定的挑戰。將這樣的系統分解成一個順序等價的系統通常非常不方便，而且總是不切實際的。因此，擁有一個穩定的非序列建模策略可以在面臨此類任務時成為一個巨大的優勢。
建模和設計軟件VirtualLab Fusion正是通過其手動通道配置模式提供了這優勢，在該模式中，所謂的“光路查找器”對光在非連續系統中遵循的路徑進行初步分析，使用用戶控制的基于能量的標準來確定哪些路徑需要進一步遵循；這在具有無窮多條路徑的漸近配置中變得特別有用。授予用戶在系統中隨意打開和關閉通道的額外選項（例如，對于這個特定的元件界面，應該只考慮前向傳輸嗎，還是向后反射也很有趣？）增強了方法的靈活性，使您能夠獲得盡可能準確和快速的結果。
我們以兩種不同的場景為例演示了這一概念。首先，我們展示了赫里奧特池的情況，這是一種充滿弱吸收氣體的諧振器，其中大量的反射有助于準確表征材料的吸收特性。其次，我們使用法布里-珀羅標準具來解析鈉雙光子。
赫里奧特池的建模
該用例顯示了用于氣體光譜的赫里奧特池的物理光學模擬，包括CO2演示。
Fabry-Pérot標準具對鈉D線的研究
在VirtualLab Fusion中，建立了一個帶有二氧化硅間隔標準具的光學計量系統來測量鈉D線。此外，還研究了實際涂層反射率的影響。
展開 非序列光學系統，特別是那些非序列性來自組件內部多次內部反射的系統，具有一系列特定的挑戰。將這樣的系統分解成一個順序等價的系統通常非常不方便，而且總是不切實際的。因此，擁有一個穩定的非序列建模策略可以在面臨此類任務時成為一個巨大的優勢。
建模和設計軟件VirtualLab Fusion正是通過其手動通道配置模式提供了這優勢，在該模式中，所謂的“光路查找器”對光在非連續系統中遵循的路徑進行初步分析，使用用戶控制的基于能量的標準來確定哪些路徑需要進一步遵循；這在具有無窮多條路徑的漸近配置中變得特別有用。授予用戶在系統中隨意打開和關閉通道的額外選項（例如，對于這個特定的元件界面，應該只考慮前向傳輸嗎，還是向后反射也很有趣？）增強了方法的靈活性，使您能夠獲得盡可能準確和快速的結果。
我們以兩種不同的場景為例演示了這一概念。首先，我們展示了赫里奧特池的情況，這是一種充滿弱吸收氣體的諧振器，其中大量的反射有助于準確表征材料的吸收特性。其次，我們使用法布里-珀羅標準具來解析鈉雙光子。
赫里奧特池的建模
該用例顯示了用于氣體光譜的赫里奧特池的物理光學模擬，包括CO2演示。
Fabry-Pérot標準具對鈉D線的研究
在VirtualLab Fusion中，建立了一個帶有二氧化硅間隔標準具的光學計量系統來測量鈉D線。此外，還研究了實際涂層反射率的影響。
展開 非序列光學系統，特別是那些非序列性來自組件內部多次內部反射的系統，具有一系列特定的挑戰。將這樣的系統分解成一個順序等價的系統通常非常不方便，而且總是不切實際的。因此，擁有一個穩定的非序列建模策略可以在面臨此類任務時成為一個巨大的優勢。
建模和設計軟件VirtualLab Fusion正是通過其手動通道配置模式提供了這優勢，在該模式中，所謂的“光路查找器”對光在非連續系統中遵循的路徑進行初步分析，使用用戶控制的基于能量的標準來確定哪些路徑需要進一步遵循；這在具有無窮多條路徑的漸近配置中變得特別有用。授予用戶在系統中隨意打開和關閉通道的額外選項（例如，對于這個特定的元件界面，應該只考慮前向傳輸嗎，還是向后反射也很有趣？）增強了方法的靈活性，使您能夠獲得盡可能準確和快速的結果。
我們以兩種不同的場景為例演示了這一概念。首先，我們展示了赫里奧特池的情況，這是一種充滿弱吸收氣體的諧振器，其中大量的反射有助于準確表征材料的吸收特性。其次，我們使用法布里-珀羅標準具來解析鈉雙光子。
赫里奧特池的建模
該用例顯示了用于氣體光譜的赫里奧特池的物理光學模擬，包括CO2演示。
Fabry-Pérot標準具對鈉D線的研究
在VirtualLab Fusion中，建立了一個帶有二氧化硅間隔標準具的光學計量系統來測量鈉D線。此外，還研究了實際涂層反射率的影響。
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非序列光學系統，特別是那些非序列性來自組件內部多次內部反射的系統，具有一系列特定的挑戰。將這樣的系統分解成一個順序等價的系統通常非常不方便，而且總是不切實際的。因此，擁有一個穩定的非序列建模策略可以在面臨此類任務時成為一個巨大的優勢。
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本文提出 了一種優化非序列光學系統的方法。 推薦的方法是使用像素插值(Pixel Interpolation)、探測器數據合集(光照時刻數據)和正交下降優化器。 例如，優化一個自由曲面反射鏡，使 LED 的亮度從23 Cd 到大于250 Cd只需幾步。
簡介
OpticStudio 的優化功能允許用戶通過將系統參數設為變量
非序列光學系統，特別是那些非序列性來自組件內部多次內部反射的系統，具有一系列特定的挑戰。將這樣的系統分解成一個順序等價的系統通常非常不方便，而且總是不切實際的。因此，擁有一個穩定的非序列建模策略可以在面臨此類任務時成為一個巨大的優勢。
建模和設計軟件VirtualLab Fusion正是通過其手動通道配置模式提供了這優勢，在該模式中，所謂的“光路查找器”對光在非連續系統中遵循的路徑進行初步分析
非序列光學系統，特別是那些非序列性來自組件內部多次內部反射的系統，具有一系列特定的挑戰。將這樣的系統分解成一個順序等價的系統通常非常不方便，而且總是不切實際的。因此，擁有一個穩定的非序列建模策略可以在面臨此類任務時成為一個巨大的優勢。
建模和設計軟件VirtualLab Fusion正是通過其手動通道配置模式提供了這優勢，在該模式中，所謂的“光路查找器”對光在非連續系統中遵循的路徑進行初步分析
非序列光學系統，特別是那些非序列性來自組件內部多次內部反射的系統，具有一系列特定的挑戰。將這樣的系統分解成一個順序等價的系統通常非常不方便，而且總是不切實際的。因此，擁有一個穩定的非序列建模策略可以在面臨此類任務時成為一個巨大的優勢。
建模和設計軟件VirtualLab Fusion正是通過其手動通道配置模式提供了這優勢，在該模式中，所謂的“光路查找器”對光在非連續系統中遵循的路徑進行初步分析
本文提出
了一種優化非序列光學系統的方法。
推薦的方法是使用像素插值(Pixel Interpolation)、探測器數據合集(光照時刻數據)和正交下降優化器。
例如，優化一個自由曲面反射鏡，使 LED 的亮度從23 Cd 到大于250 Cd只需幾步。
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OpticStudio 的優化功能允許用戶通過將系統參數設為變量，在評價函數編輯器中定義性能標準來改進設計
以下案例說明需要非序列建模的光學系統。
視窗：邊緣附近的光線在窗口外表面之間經歷多次反射（由于全內反射）。它們不穿過透鏡，因此，實際上會遮擋一部分光圈。
光導管：光線路徑（即表面相交的順序）根據物體的位置和光線方向而變化。
氣泡：固體玻璃中包含的球形氣泡。軟件將自動檢測全內反射（TIR）條件。
以下案例說明需要非序列建模的光學系統。
視窗：邊緣附近的光線在窗口外表面之間經歷多次反射（由于全內反射）。它們不穿過透鏡，因此，實際上會遮擋一部分光圈。
光導管：光線路徑（即表面相交的順序）根據物體的位置和光線方向而變化。
氣泡：固體玻璃中包含的球形氣泡。軟件將自動檢測全內反射（TIR）條件。
以下案例說明需要非序列建模的光學系統。
視窗：邊緣附近的光線在窗口外表面之間經歷多次反射（由于全內反射）。它們不穿過透鏡，因此，實際上會遮擋一部分光圈。
光導管：光線路徑（即表面相交的順序）根據物體的位置和光線方向而變化。
氣泡：固體玻璃中包含的球形氣泡。
