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本文先利用VirtualLab Fusion虛擬仿真平臺(tái)計(jì)算出不同尺寸圓孔與圓屏在不同位置的菲涅耳衍射圖樣，再進(jìn)一步針對(duì)特定尺寸圓孔與圓屏分別進(jìn)行了光學(xué)實(shí)驗(yàn)、仿真計(jì)算以及理論預(yù)測(cè)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，這將有助于增強(qiáng)教學(xué)效果。 關(guān)鍵詞：VirtualLab Fusion；虛擬仿真；物理光學(xué)仿真；菲涅耳波帶法

關(guān)鍵詞：VirtualLab Fusion；虛擬仿真；物理光學(xué)仿真；菲涅耳波帶法 摘要：在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，由于受到衍射物加工精度和相機(jī)靈敏度的限制，常常不能明顯地觀察到與理論相匹配的菲涅耳衍射圖樣。

體積全像在許多類型的光學(xué)系統(tǒng)中很受歡迎，例如：抬頭顯示器（HUD）、擴(kuò)增實(shí)境（AR）和虛擬實(shí)境（VR）的頭戴型顯示器（HMD）。全像能夠?qū)⒐饩€繞射到任何所需的角度，其波長(zhǎng)和角度的選擇性使其能夠創(chuàng)造更輕、更緊密的光學(xué)系統(tǒng)。OpticStudio長(zhǎng)期以來(lái)一直支持理想全像的模擬。然而，為了準(zhǔn)確地說(shuō)明體積全像的特性，除了考慮繞射光線的傳播方向外，還必須考慮繞射效率、材料收縮或折射率變化等因素。

許多設(shè)計(jì)過(guò)程需要兩種不同的光學(xué)理論/算法來(lái)分別處理光束在自由空間和微結(jié)構(gòu)中的傳播，而其他一些過(guò)程僅使用純光線追跡來(lái)達(dá)到目標(biāo)。由於模擬技術(shù)發(fā)展迅速，因此本文可能沒(méi)有涵蓋所有可用方法。如果用戶提供新訊息或有任何要求，請(qǐng)隨時(shí)與我們聯(lián)繫，我們可以相應(yīng)地更新本文。

本文介紹了眼科鏡片的設(shè)計(jì)原理，並討論了鏡片、眼睛和視覺(jué)環(huán)境中對(duì)鏡片設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵的參數(shù)，其中包括了常見(jiàn)鏡片材料（涵蓋了玻璃和聚合物）的玻璃目錄。本文不包括漸進(jìn)式鏡片設(shè)計(jì)，儘管漸進(jìn)式鏡片時(shí)常根據(jù)一般的鏡片曲率原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，但這些基礎(chǔ)的原則多以消除近視為目的，無(wú)法為特殊用途的鏡片設(shè)計(jì)提供太多的幫助。

薄膜理論的慣例是計(jì)算平面法向量方向上的相位變化，這表示其假設(shè)了一個(gè)虛擬的平面波從薄膜最外層一路傳播到基板。這個(gè)慣例暗示了相位變化在正向入射上為最大，並且隨著入射角變大、相對(duì)應(yīng)餘弦值變小而相位變化也漸漸變小。但光線追跡上，我們是使用不同的方法來(lái)描述的。光線追跡的處理方式是如同上面第一張圖表的。過(guò)程中只有三條光線：入射、穿透以及反射。你可以隨意的放大檢視，永遠(yuǎn)只有三條線。

如圖3所示在File中選擇Import>Import xx File，將我們下載的鏡頭文件導(dǎo)入到VirtualLab Fusion中，這里默認(rèn)采用平面波，波長(zhǎng)是550nm圖3. 導(dǎo)入外部的鏡頭文件生成光路圖如圖4所示，在VirtualLab Fusion中用Aspherical Surface模擬軸錐面，此外，在軟件內(nèi)置的表面文件中有幾個(gè)軸錐鏡表面的定義。

在傳統(tǒng)方法中，這類計(jì)算通常對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)傅里葉變換；而在更復(fù)雜的傳播場(chǎng)景下，還需要考慮波前映射、像差修正和傾斜觀察面等因素。VirtualLab Fusion 的優(yōu)勢(shì)在于，它可以通過(guò) FFT、SFT以及逆向PFT 等不同傅里葉變換算法的組合，靈活實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)場(chǎng)積分和廣義遠(yuǎn)場(chǎng)積分，從而兼顧計(jì)算效率與建模精度。

該解決方案與相應(yīng)的 Hermite-Gaussian 結(jié)果不一致（對(duì)於大 e，它們應(yīng)該如此）。在這種情況下，應(yīng)使用高斯束腰光束選項(xiàng)來(lái)模擬光束模式。雷射的一般輸出可以從近軸波動(dòng)方程的解中找到。對(duì)於雷射增益孔徑中的矩形、圓形和橢圓對(duì)稱性，已經(jīng)找到了該方程的三組正交解。所有這三種解決方案都可以在物理光學(xué)傳播 (POP) 中的 OpticStudio 中建模。

在快速物理光學(xué)軟件VirtualLab Fusion中，這些結(jié)構(gòu)既可以以理想化的形式建模，具有預(yù)定義的階次和效率，也可以更現(xiàn)實(shí)地建模，包括對(duì)實(shí)際微觀結(jié)構(gòu)表面的精確分析。本文介紹了VirtualLab Fusion的衍射透鏡組件、可用的選項(xiàng)和應(yīng)用的建模方法。 在哪里可以找到組件?

?探測(cè)器的建模包括但不限于像差，PSF/MTF，光束參數(shù)，輻照度，光度測(cè)定法，比色法和超短脈沖診斷。在波導(dǎo)AR模型的眼箱中模擬光瞳中的光分布以及由此產(chǎn)生的MTF。仿真結(jié)果包括光源的時(shí)間相干性分析和波導(dǎo)內(nèi)部的衍射分析。VirtualLab Fusion多元化光學(xué)仿真平臺(tái)的分布式計(jì)算多核仿真技術(shù) VirtualLab Fusion具有許多交互性的仿真技術(shù)以及將這些技術(shù)鏈接起來(lái)的平臺(tái)。

課程中我們使用多元化光學(xué)仿真平臺(tái)VirtualLab Fusion進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，不僅可以加深對(duì)基礎(chǔ)現(xiàn)代光學(xué)的理論理解，有助于構(gòu)架個(gè)人理論體系，而且將發(fā)散思維與實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行關(guān)聯(lián)，事實(shí)驗(yàn)證，對(duì)于后期研究有所助益。 本課程內(nèi)容涵蓋幾何光學(xué)，物理光學(xué)，信息光學(xué)等領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)。 課程大綱 第一天 1.

設(shè)置光源是光學(xué)仿真的開(kāi)始，不同的光源分布對(duì)光學(xué)仿真的結(jié)果有顯著影響。如何在VirtualLab Fusion中導(dǎo)入并設(shè)置光源呢？VirtualLab Fusion為用戶提供了多樣化的光源設(shè)置方法，本期將重點(diǎn)介紹四種方法。

為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種結(jié)合了完美匹配層（PML）的傅里葉模態(tài)法（FMM），該方法利用了入射場(chǎng)的橫向分解以及分布式計(jì)算。在我們?nèi)ツ曜钚掳l(fā)布的2024版本中，VirtualLab Fusion以非常友好的方式引入了分布式計(jì)算。通過(guò)將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中所有客戶端的結(jié)果結(jié)合起來(lái)，可以得到整個(gè)超透鏡的仿真結(jié)果。

本課程講解VirtualLab Fusion在微結(jié)構(gòu)仿真中的應(yīng)用方法，為微結(jié)構(gòu)加工提供可靠的仿真支撐與理論依據(jù)。加工方面主要介紹微納加工工藝選型、加工參數(shù)把控及質(zhì)量檢測(cè)等內(nèi)容，呈現(xiàn)微結(jié)構(gòu)從仿真設(shè)計(jì)到實(shí)際加工的完整技術(shù)思路。

對(duì)于這種情況，VirtualLab Fusion提供了與Dynardo的optiSLang軟件的接口，可以使用不同的高級(jí)優(yōu)化算法。 VirtualLab Fusion和optiSLang的界面 VirtualLab Fusion是一種靈活且可定制的建模工具平臺(tái)，可以仿真復(fù)雜的光學(xué)裝置，例如：將一組平面波耦合入光波導(dǎo)。

對(duì)于這種情況，VirtualLab Fusion提供了與Dynardo的optiSLang軟件的接口，可以使用不同的高級(jí)優(yōu)化算法。 VirtualLab Fusion和optiSLang的界面 VirtualLab Fusion是一種靈活且可定制的建模工具平臺(tái)，可以仿真復(fù)雜的光學(xué)裝置，例如：將一組平面波耦合入光波導(dǎo)。

整個(gè)系統(tǒng)中部分相干的白光可以利用VirtualLab Fusion仿真。 試用軟件和應(yīng)用示例： 如果對(duì)更多信息感興趣，請(qǐng)通過(guò) support@lighttrans.com 或通過(guò)VirtualLab Fusion試用版結(jié)合我們提供的應(yīng)用示例開(kāi)展你的實(shí)驗(yàn)工作：?MSY.0001: 使用相干光的馬赫澤德干涉儀仿真。

摘要 VirtualLab Fusion是一種靈活且可定制的建模工具平臺(tái)，可以仿真復(fù)雜的光學(xué)裝置，例如：將一組平面波耦合入光波導(dǎo)。