光譜仿真
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-05
光譜仿真的實例教程
SPRAY是一款適用于Windows 7/8/10 操作系統的軟件，用于進行頻率(或波長)分辨的光線追跡模擬仿真。您可以定義：
? 發射光線的光源
? 如鏡子、光散射器、吸收器或改變光線方向或吸收光線的表面等物體
? 屏幕、探測器和探測器陣列來收集關于設置中輻射分布的信息
SPRAY 組件
以下組件在當前版本中可用:
光源
? 點光源(各向同性發射)
? 體積光源(各向同性發射)
? 矩形光源(用戶自定義發射錐)
? 圓形光源(用戶自定義發射錐)
? 組合光源(多個元素發光)
探測器
? 矩形探測器
? 屏幕
? 線性檢測器陣列
? 球形探測器陣列
界面
界面將空間中的區域分開，例如定義從一種材料到另一種材料和/或從非散射區域到光散射體的過渡。界面被定義為層疊或邊界，具有用戶定義的反射率和透過率屬性(規則或漫反射)。
幾何物體
幾何物體可以被用戶定義的界面或理想的鏡子或吸收器覆蓋。以下這些形狀目前可用:
? 矩形
? 三角形
? 球體
? 部分球體
? 圓柱體
? 開柱面
? 錐
? 部分橢球
? 部分拋物面
? 球面聚光透鏡
? 球面色散透鏡
? 棱鏡
? 用戶自定義表面輪廓
? 多個子形狀的組合
SPRAY使用與SCOUT光譜仿真軟件相同的光學常數模型和數據，包括大型數據庫。在接口中使用的層疊定義也是完全相同的。在幾何物體之間，光線可以在吸收、散射或熒光介質中移動。
利用集成的Mie-程序計算多涂層球體的光散射和吸收特性。
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展開 測量系統(MSY.0003 v1.1)
應用示例簡述
1.系統說明
? 光源
— 平面波(單色)用作參考光源
— 鈉燈(具有鈉的雙重特性)
? 組件
— 光闌(狹縫)，拋物面反射鏡，閃耀光柵
? 探測器
— 功率
— 視覺評估
? 建模/設計
— 光線追跡：初始系統概覽
— 幾何場追跡+(GFT+)：
? 窄帶單色儀系統的仿真
? 為分辨特定光譜曲線進行整個光譜的高分辨率分析
2.系統說明
3.系統參數
4.建模/設計結果
總結
模擬并分析了Czerny-Turner單色儀及并將其用于光譜研究中。
1. 仿真
以光線追跡對單色儀核校。
2. 研究
應用經典場追跡和幾何場追跡+引擎對系統的性能進行研究。系統分析中包括采用傅里葉模態法進行光柵效率的嚴格分析。
3. 應用
應用真實的Czerny-Turner單色儀分辨了鈉燈的雙波長特性
可以通過使用VirtualLab對復雜的光譜系統,比如Czerny-Turner進行詳盡的研究。
應用示例詳細內容
系統參數
1. 仿真任務：Czerny-Turner干涉儀
Czerny-Turner干涉儀是一種廣泛用于光和樣本的光譜研究。主要由兩個球面或拋物面反射鏡、兩個光闌以及一個作為分光元件的光柵組成。
2. 系統參數
元件在1m范圍內的距離與非常窄的入瞳孔徑進行結合以確保單色儀/光譜儀的高光譜分辨率。
3.
展開 測量系統(MSY.0003 v1.1)
應用示例簡述
1.系統說明
?光源
—平面波(單色)用作參考光源
—鈉燈(具有鈉的雙重特性)
?組件
—光闌(狹縫)，拋物面反射鏡，閃耀光柵
?探測器
—功率
—視覺評估
?建模/設計
—光線追跡：初始系統概覽
—幾何場追跡+(GFT+)：
?窄帶單色儀系統的仿真
?為分辨特定光譜曲線進行整個光譜的高分辨率分析
2.系統說明
3.系統參數
4.建模/設計結果
總結
模擬并分析了Czerny-Turner單色儀及并將其用于光譜研究中。
1.仿真
以光線追跡對單色儀核校。
2.研究
應用經典場追跡和幾何場追跡+引擎對系統的性能進行研究。系統分析中包括采用傅里葉模態法進行光柵效率的嚴格分析。
3.應用
應用真實的Czerny-Turner單色儀分辨了鈉燈的雙波長特性
可以通過使用VirtualLab對復雜的光譜系統,比如Czerny-Turner進行詳盡的研究。
應用示例詳細內容
系統參數
1.仿真任務：Czerny-Turner干涉儀
Czerny-Turner干涉儀是一種廣泛用于光和樣本的光譜研究。主要由兩個球面或拋物面反射鏡、兩個光闌以及一個作為分光元件的光柵組成。
2.系統參數
元件在1m范圍內的距離與非常窄的入瞳孔徑進行結合以確保單色儀/光譜儀的高光譜分辨率。
3.說明：平面波(參考)
?采用單色平面光源用于計算和測試。
展開 其中MOS型結構中加電壓前后載流子濃度變化引起的折射率變化如下公式:
在本文的例子中，我們先通過Lumerical Charge軟件仿真結構的電學特性，外加電壓為正負5V，仿真ITO薄膜的載流子濃度隨外加電壓0V、5V、-5V載流子濃度的變化，由于載流子濃度的變化會導致薄膜等離子頻率的變化，因此會導致光譜的變化，所以把電學數據通過Lumerical FDTD軟件求解器件的光學性質變化，證明電光開關的可行性。
通過在ITO薄膜上加載流子濃度的監視器，可以得到ITO薄膜中的載流子濃度隨偏置電壓的變化，外加-5V電壓時，左側（ITO和TiO2交界處）形成載流子耗盡層，外加5V電壓時，形成載流子累積層。
圖2 ITO薄膜在外加電壓下的載流子濃度分布
對具有不同載流子濃度分布ITO薄膜的器件進行反射率光譜仿真，外加偏振光斜入射，得到如圖3所示的光譜，可以證明MOS結構可以實現電偏置的吸收調諧器。
圖3 MOS結構在外加電壓下的光譜分布
為了更好地理解MOS器件吸收的性質，我們模擬了TiO2和ITO薄膜的電場分布，如圖4所示，電場大部分局域在ITO和TiO2界面并且靠近ITO薄膜，說明ITO薄膜吸收了大部分的光強，導致在2.23um左右出現一個反射谷。
展開 該合作使OEM廠商和一級供應商能夠可靠地評估和驗證 ADAS/AV 功能在各種天氣和照明條件下的性能
主要亮點
Ansys AVxcelerate Sensors?自動駕駛汽車（AV）傳感器仿真軟件，可實現面向基于場景的感知測試的實時多光譜攝像頭仿真
利用AVxcelerate Sensors和索尼的高動態范圍（HDR）圖像傳感器模型，OEM廠商可以測試高級駕駛輔助系統（ADAS）和AV功能，考慮傳感器在弱光條件、夜間、雨、雪和霧等不同駕駛場景中的行為
實時感知反饋可顯著加速虛擬環境中的道路測試，增強AV安全性驗證并降低研發成本
近期，Ansys正在與索尼半導體解決方案公司（索尼）合作改進ADAS/AV中的感知系統驗證。Ansys AVxcelerate Sensors提供實時多光譜照明仿真功能，支持全面評估不同的照明場景和包括雨、雪和霧在內的天氣條件。利用Ansys仿真技術，OEM廠商和一級供應商可以在更短的時間內加速完成并驗證數千小時的道路駕駛測試。
ADAS和AV系統依靠基于攝像頭、雷達和激光雷達傳感器的感知系統來準確評估周圍環境和條件，從而為導航決策提供信息。如果沒有對這些系統進行可靠的驗證，OEM廠商和一級供應商就會面臨安全問題增多、監管挑戰加劇和信任度降低的風險。Ansys和索尼通過實現攝像頭傳感器的高保真度仿真來應對上述挑戰，從而提高性能，降低風險，加快研發時間并簡化安全性合規性。
AVxcelerate Sensors平臺可生成具有不同照明、天氣和材料條件的虛擬環境，以對光線如何穿過環境、攝像頭鏡頭、然后到達成像器的過程進行仿真。與索尼的傳感器模型相結合，該仿真可以極高的預測準確性再現索尼HDR成像器的像素特征、信號處理功能和系統功能。
展開 
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研究材料之間界面的電子結構
仿真外電場中的電子表面態
預測有/無電場條件下的反應機理
優勢
在同一框架內集成DFT-LCAO與DFT-PlaneWave代碼：靈活調整/測試速度與準確性之間的權衡
提供包含電子-聲子耦合的先進、用戶友好型方法，即使對于大型系統也適用
光學屬性
功能
仿真拉曼光譜
本次系列網絡研討會將聚焦Ansys 2026 R1 AVxcelerate的創新能力，包括基于NVIDIA Omniverse的數字孿生一體化、多光譜攝像頭仿真（LPE光傳播引擎），以及面向真實Tx/Rx天線配置的視覺雷達工具；同時，圍繞ENCAP 2026新規帶來的挑戰，將深入探討如何通過虛擬測試顯著擴展場景覆蓋，加速安全關鍵系統的驗證流程，助力企業更高效地滿足下一代安全標準。
激光晶體中壓力誘導的雙折射 183
第六章 光學測量 190
6.1 干涉儀模擬仿真 190
6.1.1 使用相干光的馬赫-澤德干涉儀 190
6.1.2 白光邁克爾遜干涉儀 202
6.1.3 F-P干涉儀 220
6.2 顯微鏡模擬仿真 228
6.2.1 高數值孔徑顯微鏡模擬仿真及研究 228
6.3 單色儀和光譜儀模擬仿真
有關仿真方法的更多詳細信息，請參閱參考文獻 5。
在設計 MZM 時，設計人員會優化關鍵性能指標，包括調制效率（給定施加電壓的相移量）、電光帶寬和光損耗。波導模式和 PN 結之間的重疊是器件性能的一個重要因素：自由載流子密度的變化越大，調制效率就越高，但載流子密度越高，損耗也就越大。工藝仿真是一種有價值的工具，可幫助設計人員評估這種權衡。
AVxcelerate Sensors為onsemi傳感器提供了基于物理的、適用于動態場景的多光譜光傳播仿真，使其能夠快速準確地測試和驗證性能，而無需物理原型。</p><p><br></p><p>AVxcelerate Sensors使onsemi能夠在產品定義和設計階段，就對各種場景進行綜合全面的驗證。
Ansys AVxcelerate Sensors提供實時多光譜照明仿真功能，支持全面評估不同的照明場景和包括雨、雪和霧在內的天氣條件。利用Ansys仿真技術，OEM廠商和一級供應商可以在更短的時間內加速完成并驗證數千小時的道路駕駛測試。
ADAS和AV系統依靠基于攝像頭、雷達和激光雷達傳感器的感知系統來準確評估周圍環境和條件，從而為導航決策提供信息。
測量系統(MSY.0003 v1.1)
應用示例簡述
1.系統說明
? 光源
— 平面波(單色)用作參考光源
— 鈉燈(具有鈉的雙重特性)
? 組件
— 光闌(狹縫)，拋物面反射鏡，閃耀光柵
? 探測器
— 功率
— 視覺評估
? 建模/設計
— 光線追跡：初始系統概覽
— 幾何場追跡
測量系統(MSY.0003 v1.1)
Czerny-Turner單色儀&光譜儀的仿真
應用示例簡述
1.系統說明
?光源
—參考平面波(單色)
—鈉燈(具有鈉的雙重特性)
?組件
—光闌(狹縫)，拋物面反射鏡，閃耀光柵
?探測器
—功率
—視覺評估
?建模/設計
—光線追跡：初始系統概覽
—幾何場追跡+(
測量系統(MSY.0003 v1.1)
應用示例簡述
1.系統說明
?光源
—平面波(單色)用作參考光源
—鈉燈(具有鈉的雙重特性)
?組件
—光闌(狹縫)，拋物面反射鏡，閃耀光柵
?探測器
—功率
—視覺評估
?建模/設計
—光線追跡：初始系統概覽
—幾何場追跡+(GFT+)：
?窄帶單色儀系統的仿真
?為分辨特定光譜曲線進行整個光譜的高分辨率分析
