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呂依穎（棗莊學院 光電工程學院，山東 棗莊 277160）摘要：仿真模擬軟件的使用在光學研究中具有非常重要的意義。本文介紹了最新的光學建模與分析軟件VirtualLab，通過其在光學理論和實驗中的應用舉例，模擬了單縫衍射現象，邁克耳遜干涉儀實驗裝置和雙折射晶體產生的偏振現象，并探討了該軟件在設計型實驗中的應用。

呂依穎 （棗莊學院 光電工程學院，山東 棗莊 277160） 摘要：仿真模擬軟件的使用在光學研究中具有非常重要的意義。本文介紹了最新的光學建模與分析軟件VirtualL ab，通過其在光學理論和實驗中的應用舉例，模擬了單縫衍射現象，邁克耳遜干涉儀實驗裝置和雙折射晶體產生的偏 振現象，并探討了該軟件在設計型實驗中的應用。

本課程使用光之數字模型平臺VirtualLab Fusion，介紹如何使用傅里葉模態法對光柵進行嚴格精確的仿真。課程涵蓋的光柵示例既有表面型光柵，也有全息型體光柵，例如傾斜光柵、閃耀光柵、用于光學超透鏡的Nanopillar結構等。此外還會介紹超表面的設計和參數優化和大角度超光柵仿真。該課程無需軟件基礎。

這兩種追跡方法，本質是為光學研究與工程實踐搭建了 “從預判到驗證” 的橋梁，讓每一次光斑分析都有數據支撐，每一次設計優化都有明確方向 —— 最終讓科研創新更高效、工程落地更穩妥，這正是光學模擬賦能行業的深層邏輯：以精準洞察，驅動無限可能。

整個系統中部分相干的白光可以利用VirtualLab Fusion仿真。 試用軟件和應用示例： 如果對更多信息感興趣，請通過 support@lighttrans.com 或通過VirtualLab Fusion試用版結合我們提供的應用示例開展你的實驗工作：?MSY.0001: 使用相干光的馬赫澤德干涉儀仿真。

課程中我們使用多元化光學仿真平臺VirtualLab Fusion進行虛擬仿真實驗，不僅可以加深對基礎現代光學的理論理解，有助于構架個人理論體系，而且將發散思維與實際應用進行關聯，事實驗證，對于后期研究有所助益。 本課程內容涵蓋幾何光學，物理光學，信息光學等領域實驗。 課程大綱 第一天 1.

摘要 因為單個軟件很難為研究中的不同領域提供所需的功能，所以通常復雜光學系統的建模和設計通常需要同時使用多個軟件。 通過標準批處理模式，我們演示了如何使用MATLAB訪問VirtualLab Fusion的場解算器并使用MATLAB執行光學仿真。 本示例展示了基于多種配置的嚴格光柵分析，參數掃描和優化。

VirtualLab Fusion 軟件的特性： ?分析典型像差，例如場曲和畸變?精確的研究光束尺寸和光束剖面?使用參數優化設計掃描系統?實驗公差分析?易于使用的定位概念和參數耦合工具?真實的激光源建模?設計折射光束整形器 軟件和應用案例： 如果對更多信息感興趣？

摘要 因為單個軟件很難為研究中的不同領域提供所需的功能，所以通常復雜光學系統的建模和設計通常需要同時使用多個軟件。 通過標準批處理模式，我們演示了如何使用MATLAB訪問VirtualLab Fusion的場解算器并使用MATLAB執行光學仿真。 本示例展示了基于多種配置的嚴格光柵分析，參數掃描和優化。

用于光導耦合光柵評估的定制探測器[用例] ? 光柵結構的優化 - 使用optiSLang在VirtualLab Fusion中優化光柵 走進optiSLang ? optiSLang提供了廣泛的功能，可通過易于使用的圖形用戶界面執行穩健的設計優化 ? 它使您準備好迎接全方位的參數研究，以創新和加速您的虛擬光學系統開發

前言在光學設計領域，鏡頭系統是核心研究對象，鏡頭相關設計與仿真在光學設計中占據著重要比重。傳統鏡頭分析多依托幾何鏡頭設計等專業工具，而在需要精細化衍射分析的實際場景中，光學仿真需兼顧衍射效應等關鍵物理特性。本次我將以像散轉換器為實操案例，為大家講解如何通過 VirtualLab Fusion 導入鏡頭文件，完成包含衍射分析的光學系統仿真。圖1.

摘要 復雜光學系統的建模和設計通常需要同時使用多個軟件，因為單個軟件很難為研究的不同領域提供所需的功能。通過標準批處理模式，我們演示了如何使用Python訪問VirtualLab Fusion中的場求解器并使用Python執行光學仿真。 本示例演示了如何進行嚴格光柵分析和參數掃描。

4先進顯微鏡系統的物理光學級仿真 顯微鏡系統的設計 通過瑞利判據對顯微鏡物鏡進行分辨率研究 熒光顯微鏡的彩色效應分析 高NA傅里葉顯微鏡單分子成像 高NA顯微鏡系統分析偶極子源的PSF 顯微鏡系統中來自光圈的衍射5光學系統的公差分析 考慮加工公差下的傾斜光柵魯棒性優化 鏡頭粗糙度對PSF的影響 衍射光學元件的加工圓角和高度公差分析

VirtualLab Fusion多元化光學仿真平臺的應用領域VirtualLab Fusion能夠實現多元化光學的建模和仿真，已廣泛的應用于高校、研究所以及各知名光學企業。其主要應用領域如下：1.光束整形VirtualLab Fusion能夠使用自由曲面，衍射光束分束器與圖案生成器，擴散器和常規陣列微光學元件（包括但不局限于微透鏡陣列）實現光束整形。

課程大綱1VirtualLab Fusion軟件介紹 光之數字模型平臺原理介紹 VirtualLab Fusion用戶界面的基礎操作2衍射光學元件設計與優化 VirtualLab Fusion自由空間傳播方法 迭代傅里葉變化及角譜方法 將高斯光整形成矩形平頂光束的設計優化 衍射光學元件分束設計優化 生成圖案的衍射擴散器設計

利用FP腔研究鈉原子D線光譜 光學相干層析掃描系統 Inces - Gaussian光束產生渦旋陣列激光光束的觀測 利用剪切干涉法的準直測量 基于菲索干涉儀的面型檢測 Mirau干涉儀 基于零位檢測的CGH設計4微觀與宏觀結合的完整系統仿真 結構光照明的顯微鏡系統 用于微結構晶圓檢測的光學系統 摩爾紋的仿真

最常見的方法之一是pip安裝：pip install -r requirements.txt配置路徑在VirtualLab Fusion中定義光學系統查看完整案例：光纖耦合透鏡的參數優化運行仿真文檔信息拓展閱讀VirtualLab Fusion和MATLAB的跨平臺光學建模與設計光纖耦合透鏡的參數優化使用Python

運行仿真后可見，探測器接收到的反射光呈藍色，與在 VirtualLab Unity 中設計的顏色膜效果一致，驗證了導入膜層的正確性。

摘要：在教學實驗中，由于受到衍射物加工精度和相機靈敏度的限制，常常不能明顯地觀察到與理論相匹配的菲涅耳衍射圖樣。本文先利用VirtualLab Fusion虛擬仿真平臺計算出不同尺寸圓孔與圓屏在不同位置的菲涅耳衍射圖樣，再進一步針對特定尺寸圓孔與圓屏分別進行了光學實驗、仿真計算以及理論預測，并對結果進行了對比分析，這將有助于增強教學效果。

理想模型(紅色曲線)和實驗(黑色曲線)的區別是雙重的：菲涅耳損耗和衍射。 ? 仿真：物理光學考慮菲涅耳損耗和物鏡孔徑的衍射，導致在傅里葉平面上產生波紋，與實驗結果吻合較好。 紅色的曲線來自理想系統；黑色曲線來自實驗；藍色和綠色的曲線是從之前的幻燈片中提取的仿真輪廓的相應顏色。