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摘要 為了充分表征超短脈沖的聚焦行為，必須考慮不同的電磁特性。這不僅包括空間分布，時(shí)間/頻譜分布，矢量效應(yīng)，還包括所有上述因素之間可能的耦合。以高NA拋物面鏡聚焦10fs脈沖為例，在VirtualLab中對(duì)其聚焦過程進(jìn)行建模，并對(duì)其時(shí)空特性進(jìn)行了研究。

為了充分表征超短脈沖的聚焦行為，必須考慮不同的電磁特性。這不僅包括空間分布，時(shí)間/頻譜分布，矢量效應(yīng)，還包括所有上述因素之間可能的耦合。以高NA拋物面鏡聚焦10fs脈沖為例，在VirtualLab中對(duì)其聚焦過程進(jìn)行建模，并對(duì)其時(shí)空特性進(jìn)行了研究。

摘要 為了充分表征超短脈沖的聚焦行為，必須考慮不同的電磁特性。這不僅包括空間分布，時(shí)間/頻譜分布，矢量效應(yīng)，還包括所有上述因素之間可能的耦合。以高NA拋物面鏡聚焦10fs脈沖為例，在VirtualLab中對(duì)其聚焦過程進(jìn)行建模，并對(duì)其時(shí)空特性進(jìn)行了研究。

摘要 為了充分表征超短脈沖的聚焦行為，必須考慮不同的電磁特性。這不僅包括空間分布，時(shí)間/頻譜分布，矢量效應(yīng)，還包括所有上述因素之間可能的耦合。以高NA拋物面鏡聚焦10fs脈沖為例，在VirtualLab中對(duì)其聚焦過程進(jìn)行建模，并對(duì)其時(shí)空特性進(jìn)行了研究。

雷射雷達(dá)向場(chǎng)景中發(fā)射雷射脈衝：光照射到周圍的物體上發(fā)生散射，部分光被散射回雷射雷達(dá)探測(cè)器。如下圖所示：來自紅色行人的散射光到達(dá)了雷射雷達(dá)探測(cè)器的一個(gè)單位圖元上。雷射雷達(dá)會(huì)將接收到返回信號(hào)花費(fèi)的時(shí)長(zhǎng)記錄下來，即飛行時(shí)間，並將飛行時(shí)間轉(zhuǎn)換為距離。圖元的位置可表明入射光的方向。這兩個(gè)值都表明散射光線來自站在離貨車10米遠(yuǎn)的紅色行人。

得益於此，眼科鏡片的設(shè)計(jì)可以有更進(jìn)一步的改善，我們將在以下的文章中詳述。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式對(duì)於人眼而言，存在一個(gè)虛擬的“遠(yuǎn)點(diǎn)”，這個(gè)點(diǎn)代表了我們可以清楚看到物體的極限距離。在這個(gè)點(diǎn)之外的景物，將會(huì)成像於視網(wǎng)膜前方。當(dāng)眼球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)遠(yuǎn)點(diǎn)的距離不會(huì)改變，因此會(huì)以這個(gè)距離為半徑形成一個(gè)“遠(yuǎn)點(diǎn)球”。此外，遠(yuǎn)點(diǎn)會(huì)是視網(wǎng)膜的光學(xué)共軛，因此眼鏡鏡片的功能就是把偏離的影像修正到遠(yuǎn)點(diǎn)球上。

光束應(yīng)均勻地分成兩臂，其中一個(gè)在樣品體積上會(huì)聚，以最小化給定掃描的照射面積。 光源應(yīng)為一束準(zhǔn)直的寬帶光束；大帶寬意味著低相干性和高精度定位產(chǎn)生相干性的深度。深度掃描也稱為軸向掃描或A掃描，它根據(jù)反射到樣品中的距離來測(cè)量反射光的強(qiáng)度。 儘管它在OCT系統(tǒng)的類型之間有所不同，但深度掃描通常由參考鏡執(zhí)行，以使樣品返回的光對(duì)應(yīng)於樣品和參考之間的特定光程差（OPD）。

何謂透鏡陣列?透鏡陣列是將單個(gè)光學(xué)元件組裝成單個(gè)光學(xué)元件的二維陣列。它用於將光在圖像平面上從非均勻分佈空間轉(zhuǎn)換為均勻輻照度分佈。使用透鏡陣列的數(shù)位投影系統(tǒng)通常與具有提供半準(zhǔn)直入射光的拋物面反射器的燈組件結(jié)合使用。目前，它們主要用於 LCD 數(shù)位元元投影光引擎，以向空間光調(diào)製器照明平面提供均勻照明。在上圖中可以看到透鏡陣列。

摘要 高NA物鏡廣泛用于光刻，顯微等技術(shù)。因此，聚焦仿真中考慮光的矢量性質(zhì)至關(guān)重要。VirtualLab可以非常便捷地對(duì)此類鏡頭進(jìn)行光線追跡和場(chǎng)追跡分析。通過場(chǎng)追跡，可以清楚地觀察由于矢量效應(yīng)引起的聚焦光斑失對(duì)稱現(xiàn)象。利用相機(jī)探測(cè)器和電磁場(chǎng)探測(cè)器能夠?qū)?em>聚焦區(qū)域進(jìn)行靈活全面的研究，進(jìn)而加深對(duì)矢量效應(yīng)的理解。 2.

進(jìn)一步閱讀? 分析高NA物鏡的聚焦特性利用Debye-Wolf積分研究理想矢量聚焦情況

第二，入射光束的填充程度會(huì)改變物鏡有效利用率，欠填充會(huì)削弱高角度光線貢獻(xiàn)，導(dǎo)致焦斑變大；過度填充則可能增加邊緣衍射效應(yīng)。第三，不同偏振態(tài)對(duì)焦斑結(jié)構(gòu)影響顯著，這是高NA系統(tǒng)區(qū)別于普通聚焦系統(tǒng)的重要特征。借助VirtualLab Fusion，設(shè)計(jì)者可以快速比較多種方案，而不是依賴反復(fù)試驗(yàn)。從工程價(jià)值看，這類仿真不僅用于“看焦斑”，更用于指導(dǎo)系統(tǒng)優(yōu)化。

摘要 高NA物鏡廣泛用于光刻，顯微等技術(shù)。因此，聚焦仿真中考慮光的矢量性質(zhì)至關(guān)重要。VirtualLab可以非常便捷地對(duì)此類鏡頭進(jìn)行光線追跡和場(chǎng)追跡分析。通過場(chǎng)追跡，可以清楚地觀察由于矢量效應(yīng)引起的聚焦光斑失對(duì)稱現(xiàn)象。利用相機(jī)探測(cè)器和電磁場(chǎng)探測(cè)器能夠?qū)?em>聚焦區(qū)域進(jìn)行靈活全面的研究，進(jìn)而加深對(duì)矢量效應(yīng)的理解。 2. 建模任務(wù) 3.

分析高NA物鏡的聚焦特性 利用Debye-Wolf積分研究理想矢量聚焦情況

請(qǐng)注意，POP基於標(biāo)量繞射理論，因此不適用於特徵尺寸通常為次波長(zhǎng)的超穎透鏡。有興趣嘗試在OpticStudio中設(shè)計(jì)DOE或超穎透鏡嗎？請(qǐng)查看OpticStudio產(chǎn)品頁(yè)面以了解更多訊息並獲得免費(fèi)試用版。參考文獻(xiàn):[1] Chen, W.T., Zhu, A.Y. & Capasso, F.

VirtualLab Fusion 可以借助 FFT、SFT 以及相關(guān)傅里葉傳播算法的組合，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)德拜積分以及更一般的廣義德拜積分，用于分析高NA條件下的焦斑結(jié)構(gòu)、矢量場(chǎng)分量和非傍軸傳播效應(yīng)。 遠(yuǎn)場(chǎng)積分用于計(jì)算光場(chǎng)在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域的分布，本質(zhì)上是把源面光場(chǎng)與目標(biāo)面光場(chǎng)之間的傳播關(guān)系轉(zhuǎn)化為空間頻率域中的處理問題。

摘要 高NA物鏡廣泛用于光刻，顯微等技術(shù)。因此，聚焦仿真中考慮光的矢量性質(zhì)至關(guān)重要。VirtualLab可以非常便捷地對(duì)此類鏡頭進(jìn)行光線追跡和場(chǎng)追跡分析。通過場(chǎng)追跡，可以清楚地觀察由于矢量效應(yīng)引起的聚焦光斑失對(duì)稱現(xiàn)象。利用相機(jī)探測(cè)器和電磁場(chǎng)探測(cè)器能夠?qū)?em>聚焦區(qū)域進(jìn)行靈活全面的研究，進(jìn)而加深對(duì)矢量效應(yīng)的理解。 2. 建模任務(wù) 3.

對(duì)于傳統(tǒng)的高斯光束照明，焦深與數(shù)值孔徑（NA）的平方成反比，而橫向分辨率與NA成反比——這意味著提高分辨率必然導(dǎo)致焦深急劇縮短。例如，在高分辨率光學(xué)相干顯微術(shù)中，使用高NA物鏡可獲得微米級(jí)的橫向分辨率，但焦深通常僅有數(shù)微米，嚴(yán)重限制了三維成像的深度范圍。

課程將系統(tǒng)進(jìn)解如何對(duì)干涉儀、光譜儀等光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行高精度建模與性能評(píng)估:深入探討精密成像系統(tǒng)(如晶圓檢測(cè)、高NA鏡頭)的像質(zhì)優(yōu)化;并專門涵蓋顯微鏡系統(tǒng)(包括熒光、共聚焦及超分辨顯微技術(shù))的完整物理光學(xué)仿真，以研究行射極限、三維成像特性及熒光處理等關(guān)鍵問題。通過結(jié)合理論講解與軟件實(shí)戰(zhàn)，學(xué)員將掌握從宏觀檢測(cè)到微觀成像的一體化軟件開發(fā)能力。

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?因此，我們使用VirtualLab 中的光線追跡引擎進(jìn)行第一步預(yù)優(yōu)化。隨后，利用經(jīng)典場(chǎng)追跡引擎對(duì)結(jié)果進(jìn)行細(xì)化。 3.光線追跡：優(yōu)化過程 ?通過光線追跡仿真，在142步優(yōu)化過程中，VirtualLab變化4個(gè)表面的半徑，并找到最小焦點(diǎn)直徑。 4.光線追跡：預(yù)優(yōu)化后的聚焦表面 VirtualLab列出了參數(shù)以及優(yōu)化的結(jié)果。