高斯光學分析
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
高斯光學分析的視頻教程
高斯熱源焊接雙向耦合與單向耦合溫度場、應力場對比分析
利用workbench，對高斯移動熱源焊接進行仿真，探究單向耦合的溫度場、應力場與相同邊界條件下雙向耦合的結果差異。 溫度場對比 應力場對比
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ASAP 波動光學分析簡介
高級光學工程師 Gary Peterson 博士介紹了 ASAP 光學軟件中的波動光學分析。演示包括高斯光束分解、偏振光線追蹤和其他波動光學現象。
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高斯光學分析的實例教程
課程三十：理解高斯光束
背景：
激光器通常產生直徑非常小的光束，經常用作各種光學系統光源。這種光束的強度是不均勻的，在理想情況下遵循高斯分布，因此而命名為高斯光束，且在大多數實際情況下以特有的方式偏離該分布。在設計和分析具有這種分布的系統時，必須考慮兩個問題：輪廓的形狀以及直徑非常小的光束在傳播時表現出強烈衍射效應。
SYNOPSYS 中的高斯光束
作為一個適應性強的光學程序，目標是在盡可能在不那么復雜的情況下獲得準確的結果。因此，該程序以新穎獨特的方式分析這種光束的特殊性質。
主要問題是，如果光束直徑很小，衍射作用貫穿了整個光束的傳輸。另一方面，光線穿過普通透鏡，光束直徑遠大于光的波長，沿著直線進行非常好的近似，然后我們可以處理為光線了。高斯光束很難傳播一段距離后還保持光束直徑很小。光線的路徑（波前）是彎曲的，在光線追跡中需要特別注意。
考慮以下系統:
RLE
ID OBG DEMO
OBG .15 2
UNI MM
WA1 .6328
1 TH 50
2 RD -2.55 TH 2 GTB S
BK7
2 CAO 2
3 CAO 2
3 RD -55 TH 100
4 RD 100 TH 2 PIN 2
5 TH 50 UMC
4 CAO 10
5 CAO 10
7
AFOC
END
按照高斯光束的規則，物面被聲明為 “OBG” 類型，腰在表面 1，半徑為 0.15 毫米。
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有以下三種工具可在 OpticStudio 的序列模式中模擬高斯光束傳播：
基于光線的方式
近軸高斯光束分析
物理光學傳播
本系列的三篇文章旨在介紹如何創建一個高斯激光光源、如何分析光束通過光學系統時的傳播和如何使用上述三種方式優化至最小光斑。
前面我們講到了本系列文章的前兩篇：
· 高斯光束理論和基于光線的方式
· 使用近軸高斯光束工具來模擬高斯光束
本文也會介紹適用于特定情況的最佳模擬方式，是系列文章的第三篇，重點介紹如何使用物理光學傳播工具來建模高斯光束，以及何時使用哪種工具。【 聯系我們下載文章中的附件。】
簡介
激光工程師經常發現有必要對激光在光學系統中的傳播進行建模。與基于光線的方法不同，物理光學傳播 (POP) 通過傳播相干波前來模擬激光光束，因此允許對任意相干光束進行非常詳細的研究。在接下來的章節中，我們將介紹如何使用 POP 建模光束傳播。
物理光學傳播
物理光學傳播通過傳播波前來模擬光學系統中的傳播。光束由離散采樣點的陣列上的數據表示，類似于用光線進行幾何光學分析的離散采樣。整個陣列通過光學表面之間的自由空間傳播。在每個光學表面上，系統會計算一個將光束從光學表面的一邊傳播到另一邊的轉換函數。因為光束是由其全部復值電場陣列描述的，所以物理光學傳播 POP 允許仔細研究任意相干光束，包括高斯或任何形式的高階多模激光束（光束是用戶可定義的）、遠焦衍射影響或有限鏡頭孔徑的影響（如空間濾波器）。這篇文章將不會深入如何使用物理光學傳播工具的細節。
展開 ASAP 高級光學系統分析軟件，光學系統雜散光分析與控制第28屆培訓班
光學計算是替代當前電子計算機的另一種可能形式。在這篇文章中，我們將探討光學計算的概念，并解釋了光學矩陣乘法網絡是如何工作的。我們還討論了如何使用 COMSOL Multiphysics? 軟件及其附加產品——波動光學模塊對光學計算設備進行建模。結合這些產品的使用，展示了在模擬大型光學系統時應用波束包絡法的優勢。
光學計算簡介
摩爾定律
在過去的幾十年里，計算機的能力一直呈指數級增長。這種增長遵循摩爾定律，即集成電路中的晶體管數量每兩年翻一番，而計算機的成本將降低。這使得我們今天享有的大部分現代技術成為可能。例如，主流計算機芯片完全基于晶體管等電子元件，每塊芯片的晶體管數量幾乎每兩年就會翻一番。為了跟上這種增長，并在可控的功率效率下提高計算機芯片的性能，芯片上的電子元件(包括晶體管)的小型化既關鍵又不可避免。盡管工程師們在這方面做了出色的工作，將晶體管從厘米尺度縮小到納米尺度，但重要的是要認識到，最終基本的限制將阻礙這類設備的發展。例如，當一個電子元件的尺寸接近原子水平時，量子效應將導致其功能不穩定。科學和工程界長期以來一直在考慮電子計算機的替代形式。最近引起廣泛關注的一種替代是光學計算——指用光(光子)而不是電流(電子)進行計算。
雖然光學計算是一項新興技術，但光學在信息技術中的應用已經有相當長的一段時間了，特別是利用光進行信息傳輸。損耗極低的光纖可以以光速長距離傳輸信息。光纖網絡設備常用于數據中心甚至普通家庭。然而，在商業化方面，利用光進行計算仍處于起步階段。
光學中的數學計算
眾所周知，某些光學過程對應于數學計算。例如，考慮光的衍射。當光通過衍射介質時，本質上是在進行傅里葉變換積分。然而，光學系統是否可以像我們今天擁有的計算機一樣進行通用數學計算，可能還不是很清楚。目前，光學計算有許多不同的形式。
展開 料光學組件由于加工特性帶來的高性價比及可應用性，在光電、3C及汽車等領域被廣泛應用取代傳統玻璃材料，但高肉厚和高厚薄比的極端產品設計應用射出成型制程容易產生噴流、包封、表面凹痕、真空泡等成型缺陷，需要的冷卻時間過長與過大的體積收縮率也導致產品精度與生產效率難以提升。
分層射出是光學產品極端設計的解決方案之一，透過將極端產品設計分解成堆棧的A-B層依序成型，改善高肉厚帶來的成型挑戰。Moldex3D光學分析支持預測多材質射出A-B層在成型過程產生的流動殘留應力與熱殘留應力，并提供最終產品的條紋級數與光彈條紋，利用Moldex3D進行多材質射出的光學分析。
第一射(A層)分析
步驟1: 為第一射仿真準備模型及分析組別
首先在Moldex3D Studio準備好第一射的射出成型分析組別，選擇的材料文件必須具有光學性質頁簽，包含無配向之折射率、流動導致應力光學系數、和熱導致應力光學系數等參數。
步驟2: 為第一射模擬設置計算參數及分析計算
在計算參數的黏彈/光學頁簽中，勾選預測流動殘留應力在流動/保壓階段和預測流動殘留應力在冷卻階段。確認完所有的分析設定后，將組別送出計算。待計算完成后在流動、保壓和冷卻分析均會輸出流動誘導殘留應力的結果項。
第二射(B層)分析
步驟3: 為第二射仿真準備模型及分析組別
接著為第二射準備新的分析組別，模型包含產品(B層)和嵌件(A層)。與第一射分析相同，用戶必須選擇具有光學性質的產品與嵌件材料文件，且嵌件的幾何和材料必須與第一射相符。
步驟4: 為第二射模擬設置多材質射出之光學件分析
分析順序設定中，選擇瞬時分析加上光學分析，確保光學分析可以完整考慮流動導致應力和熱導致應力的效應。
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授課時間
2026/6/23（二）-6/24（三）AM 9:00-PM 16:00
授課地點
上海市嘉定區南翔銀翔路819號中暨大廈18樓1805室
課程講師
訊技光電工程團隊及資深顧問
天文光學系統分析1個月前
施密特-卡塞格林望遠鏡
為了展示VirtualLab Fusion在天文光學領域的潛力，本次我們重點介紹了以下兩個案例：第一個是著名的施密特-卡塞格林望遠鏡的完整模型，包括對施密特板效應的討論。在第二個案例中，我們根據L.Clermont等人的工作“用于自適應光學系統的激光引導星設計”，模擬了激光導星的不同無焦系統
OCAD應用：光學系統熱環境分析2個月前
光學系統是由各種不同光學材料制作的光學元件組成的，同時還必須由各種不同金屬材料制作的結構零件支撐起來的一個完整的光學部件才是一個完整的光學系統。正因為如此，由于各種材料在不同環境溫度和大氣壓力下的熱效應會使光學系統結構參數發生變化，這就是光學系統的熱效應。光學系統受環境熱效應的影響必然會影響系統的成像質量。為了保持光學系統成像質量的穩定，利用構成光學系統的各光學材料和金屬材料的不同熱效應影響平衡光學系統結構參數的關系維持系統成像質量的最佳效果
TN模式的電極分別位于上下基板上，由垂直電場控制液晶分子旋轉。常白型TN模式上下偏光板吸收軸相互垂直，常黑型TN模式上下偏光板的吸收軸相互平行。我們在Techwiz LCD 1D 中對這兩種TN模式的光學特性進行分析，并討論液晶盒厚度的影響。
創建堆棧結構
設定仿真條件，并把上偏光片和液晶盒厚度設置為變量并輸入變量條件，最后執行結果分析。
Hubble望遠鏡的衍射傳輸場
簡介
Hubble 望遠鏡作為天文學研究的重要工具，其在衍射極限下的成像能力備受關注。衍射極限由光的波動性和光學系統的孔徑決定，是光學系統分辨率的理論極限。在本案例中，我們使用 OAS 光學軟件對 Hubble 望遠鏡的衍射傳輸場進行模擬分析。通過 OAS 軟件的光線追跡功能，能夠模擬光線在 Hubble 望遠鏡光學系統中的傳播路徑。
案例設置與操作
OLED比LCD具有更快的響應時間和更高的對比度，因此OLED被廣泛的應用與手機、筆記本和TV。此外，OLED沒有背光因為它是自發光的。但是，來自外部光源和陽光反射的顏色是很嚴重的問題。為了解決這個問題，我們提供光學分析功能，用于分析外部光源的反射率
和顏色輪廓圖。
偏光片是用二向色染料染色聚乙烯醇基薄膜，然后拉伸制成的。然后，TAC(三乙酰纖維素)附著在偏光片的頂部作為保護膜。PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)作為TAC薄膜的替代品，雖然性價比高，但它存在嚴重的光學問題，如色差和高遲滯性。為了解決這些問題，我們使用Techwiz LCD 1D提供基于相差的顏色分析。
菲涅爾衍射案例分析
簡介
菲涅爾衍射作為光學領域中一種關鍵的衍射現象，其核心特征在于考慮光波的波前曲率，并用菲涅耳積分對衍射圖樣進行精準描述。與夫瑯禾費衍射相比，菲涅爾衍射主要展現光通過小孔或障礙物后，在近場（即距離衍射屏較近的區域）形成的獨特衍射圖樣。本案例使用 OAS 光學軟件，對菲涅爾衍射現象展開細致模擬與分析，旨在為相關領域的研究和實際應用提供有力的技術支撐與理論參考。
OLED比LCD具有更快的響應時間和更高的對比度，因此OLED被廣泛的應用與手機、筆記本和TV。此外，OLED沒有背光因為它是自發光的。但是，來自外部光源和陽光反射的顏色是很嚴重的問題。為了解決這個問題，我們提供光學分析功能，用于分析外部光源的反射率
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Marco Tinnera, Irina Livshitsb and Oliver Faehnlea
a 瑞士圣加侖市的PanDao 有限公司，b 用于光信息與節能系統的計算機輔助設計”，圣彼得堡國立信息技術、機械與光學研究大學、俄羅斯圣彼得堡
摘要. 本文介紹了一款名為“PanDao”的新軟件工具，專為光學系統設計人員打造。該工具能夠在設計階段模擬出最佳的制造流程和所需技術，并對設計參數和公差的制造成本影響進行分析
