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建模任務 系統構建 出于說明目的，我們使用光學系統，其包括一個平面波，一個非球面透鏡和波前誤差探測器。探測器功能：參考波前參考波前可以是?恒定相位（Constant Phase）產生平面參考波前。

夏克-哈特曼傳感器的仿真 用不同數值孔徑的平面波和球面波描述了夏克-哈特曼傳感器的工作原理。傳感器本身由雙凸微透鏡陣列組成。 用于x射線光學的哈特曼波前傳感器 在這個用例中，我們模擬了x射線場通過由針孔陣列組成的哈特曼波前傳感器的傳

夏克-哈特曼傳感器是一種著名的探測器，用于收集有關入射光相位的信息。由于相位信息不能直接獲取(在實驗環境中)，使用微透鏡陣列來產生聚焦圖案。通過分析這些圖案，例如測量焦點的橫向位移，可以獲得每個位置的入射波前的細節。使用快速物理光學建模和設計軟件VirtualLab Fusion，不僅可以直接獲得原始相位信息(這是仿真技術的好處之一)，還可以模擬光在整個夏克-哈特曼光學設備中的傳播。

摘要 與傳統的夏克-哈特曼傳感器相比，使用金字塔形棱鏡或反射器的波前傳感器（PyWFS，用于金字塔波前傳感器）具有高對比度和更好的波前靈敏度，例如用于天文學中太陽系外行星的搜索。因此，這種類型的波前傳感器用于特殊的望遠鏡（例如凱克天文臺），通常在紅外（IR）光譜范圍內。PyWFS通常由四邊棱鏡、重成像光學元件和適當的探測器組成。

這個使用用例展示了… 均勻性檢測器均勻性檢測器的編輯對話框探測器功能：相干參數探測器功能：光瞳參數探測器功能：光瞳位置基于中心射線的光瞳位置示例基于光瞳在網格上的位置的光瞳位置的示例均勻性檢測器輸出均勻度檢測器圖輸出均勻性檢測器輸出示例文件信息更多閱覽

m作為一組平面波入射方向的函數的效率，來計算平均效率和均勻對比度。

兩束波前在分束器二次分光后匯合，基于光的疊加原理，軟件實時計算探測器平面的光強分布。探測器設置為 1024×1024 像素分辨率，采樣頻率匹配光束空間分布，最終在探測器窗口清晰捕捉到包含待檢測元件缺陷信息的干涉條紋。

</p><p><br></p><p>在第二望遠鏡中，焦距 f2和 f3 的選擇方式應確保有合適的放大倍數，以便根據要檢查的光瞳尺寸范圍來調整 Shack?Hartmann 傳感器的尺寸。在第二望遠鏡的中間，第三個透鏡的焦平面上有一個針孔，以消除背向散射光，特別是來自角膜的散射光，此類散射對系統產生的障礙較大。

隨后在系統選項 (System Explorer) 中系統孔徑 (Aperture) 標簽下，選擇無焦像空間 (Afocal Image Space)。平行光半徑需要壓縮至小于顯微物鏡的入瞳，調整準直透鏡的厚度和曲率以滿足這個要求。在評價函數優化向導中，創建一個新的評價函數，這次選擇以最小RMS波前差進行優化。之后選擇確定進行優化。則系統將會輸出準直光束。

到達探測器的每條光線都會轉換為局部平面波，照亮探測器上的每個像素，并且每個像素處平面波的相干振幅將添加到已檢測到的相干振幅中。如果需要，一次追跡一條光線，以便可以看到對單個光線求和的效果。一次積分一條光線要查看此積分過程，請打開示例文件 HPSF_Integration.ZMX，然后選擇 Analyze...Detector Viewer。

波前的計算當我們說波前時，事實上通常是指波前 “差”，或是光程差，指的是同一件事。OpticStudio預設使用出瞳作為波前差的計算參考。因此，當我們要計算一條光線的OPD時，此光線會從物面出發後一路追跡穿過光學系統，最終到達像面後，在循原方向後退追跡到 “參考球面”。此參考球面的球心是主光線與像面的交點，半徑是主光線與像面交點到主光線與出瞳面的焦點。

每個針孔的衍射將導致檢測器平面的偏移，可用于計算輸入的波前。

基于雙膠合透鏡的低波前差變倍擴束系統設計激光擴束系統作為激光技術的核心支撐設備，在激光雷達、激光通信、全息攝影、空間探測等領域發揮著不可替代的作用。它通過壓縮激光發散角、調整光斑尺寸，解決了激光器固有物理特性導致的“傳輸距離有限”“適配性不足”等問題。然而，傳統擴束系統常面臨“變倍靈活性差”“像差控制難”“波前質量低”等問題，難以滿足高精度場景需求。

最后，在系統最后添加兩個物體，令其中靠前一個的物體類型是標準面，另一個是顏色探測器 (Detector Color)。標準面材料類型設置為 ABSORB，用來模擬針孔。把這個針孔放在第一個針孔的共軛位置，把探測器放在第二個針孔后用來接收圖像。樣本建模 建模熒光顯微鏡的樣本有三種方法：矩形體光源物體、背光幻燈片、光激發光功能。

在第二望遠鏡中，焦距 f2和 f3 的選擇方式應確保有合適的放大倍數，以便根據要檢查的光瞳尺寸范圍來調整 Shack?Hartmann 傳感器的尺寸。在第二望遠鏡的中間，第三個透鏡的焦平面上有一個針孔，以消除背向散射光，特別是來自角膜的散射光，此類散射對系統產生的障礙較大。在兩臺望遠鏡之間可以進行視場映射，入射光瞳將與Shack?Hartmann 共軛。

在聚焦模式中，參考波前是球面，而在無焦模式中，參考波前是平面。參考波前的變化會影響所有基于波前的分析結果或關于波前的優化結果。OpticStudio中的絕大部分功能在聚焦或無焦模式下會得到完全一樣的結果。而有一些功能是聚焦系統特有的：例如相對照度 (Relative illumination) 在無焦系統中就沒有實際的物理意義。

它本質上是將出瞳面上的光場分解為不同方向傳播的平面波，再在焦區進行疊加，因此與傅里葉域傳播密切相關。VirtualLab Fusion 可以借助 FFT、SFT 以及相關傅里葉傳播算法的組合，實現標準德拜積分以及更一般的廣義德拜積分，用于分析高NA條件下的焦斑結構、矢量場分量和非傍軸傳播效應。

場追跡：位相分布? 通常，光的位相值以2π模式在VirtualLab中顯示? 由于智能采樣，VirtualLab能夠解析地存儲相位部分（球面相位因子）。? 1 d和2 d評估證明最后的相位(包括球面位相因子)僅僅顯示了很小的調制,因此,波前幾乎是平面的。→準直非常好9. 場追跡：光束參數探測器結果? VirtualLab提供了多種數值探測器。

相位描述了光波在傳播路徑上的振蕩狀態——波峰在何處、波谷在何處、波面以何種幾何形態向前推進。相位承載著光場所攜帶的最深層物理信息：物體的三維形態、折射率的空間分布、光源的精確位置、介質的透過特性——所有這些關鍵信息，都以復雜的方式編碼在波前的相位分布中。然而，相位無法被任何現有傳感器直接記錄。 在光子轉化為電子的瞬間，相位信息就丟失了——探測器只響應光的能量，不關心波的振蕩狀態。