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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。

傅里葉模態(tài)法/嚴(yán)格耦合波法）等，能夠?qū)θ鐜缀瓮哥R、自由曲面、衍射透鏡、全息元件、GRIN透鏡以及光柵和Meta-Grating等各類元件進(jìn)行仿真和分析，以及如Geometric（幾何）、SPW（平面波譜）、Fresnel（菲涅爾）、Far Field（遠(yuǎn)場(chǎng)）、Rayleigh Sommerfeld（瑞利索墨菲）等，能夠?qū)Ω鞣N自由空間傳輸進(jìn)行計(jì)算。

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。

VirtualLab Fusion技術(shù) 文件信息 延伸閱讀 - ?光導(dǎo)耦合的斜光柵分析 - 單入射方向光導(dǎo)耦合光柵的優(yōu)化 - RDO-期刊論文：“光學(xué)和光子學(xué)中的創(chuàng)新 – VirtualLab Fusion和OptiSLang”

本課程借助光之?dāng)?shù)字模型平臺(tái)VirtualLab Fusion，結(jié)合多種仿真算法，開展各類微結(jié)構(gòu)的仿真設(shè)計(jì)與性能優(yōu)化教學(xué)。 課程涵蓋衍射光學(xué)元件、光柵、超表面等多種微結(jié)構(gòu)類型，包括蛾眼減反射表面、偏振無(wú)關(guān)光柵、超構(gòu)透鏡等，涉及結(jié)構(gòu)建模、參數(shù)優(yōu)化、性能驗(yàn)證等核心環(huán)節(jié)，無(wú)需深厚軟件基礎(chǔ)即可參與學(xué)習(xí)。

可以利用常用的軟件生成鏡頭文件，也可以用VirtualLab Fusion中的Lens Sytem表面編輯的功能進(jìn)行編輯。VirtualLab Fusion仿真VirtualLab Fusion支持導(dǎo)入外部鏡頭文件，導(dǎo)入對(duì)應(yīng)的鏡頭文件后會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)光路編輯器，如圖3所示。圖3.

摘要VirtualLab Fusion允許Python外部訪問(wèn)其建模技術(shù)、求解器和結(jié)果。這個(gè)用例介紹了一種使用路徑變量和Visual Studio代碼將Python連接到VirtualLab Fusion的簡(jiǎn)單方法。在本示例中，我們將演示如何使用Python腳本運(yùn)行光學(xué)仿真，以向用戶簡(jiǎn)要概述這種跨平臺(tái)的仿真能力。

基于VirtualLab Fusion光學(xué)仿真平臺(tái)，建立了虛擬仿真可視化教學(xué)資源，探索了線上線下混合式教學(xué)的設(shè)計(jì)，挖掘了課程中蘊(yùn)含的思想政治教育價(jià)值，實(shí)現(xiàn)了思政元素在教學(xué)設(shè)計(jì)中的有機(jī)融入，實(shí)踐了面向產(chǎn)出的多元化學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)機(jī)制。教學(xué)實(shí)踐結(jié)果表明，課程的改革提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和課程目標(biāo)達(dá)成度。關(guān)鍵詞：物理光學(xué)；虛擬仿真；混合式教學(xué)

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。

總結(jié):理想衍射透鏡的計(jì)算方法 采用帶理想光柵函數(shù)的局部線性光柵近似法（LLGA）計(jì)算衍射透鏡的理想曲面。具體步驟如下:1.曲面上的輸入場(chǎng)被看作是局部平面波(LPWs)的組成。2.每個(gè)LPW看到的曲面部分被認(rèn)為是一個(gè)線性光柵(局部)。3.

學(xué)員可在這門課程中發(fā)現(xiàn)一個(gè)新的光學(xué)世界，不再是數(shù)學(xué)公式的堆砌，理論的空談，也不是死板的儀器操作，而是虛擬實(shí)驗(yàn)的直觀展示。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。

基于VirtualLab?Fusion光學(xué)仿真平臺(tái)，建立了虛擬仿真可視化教學(xué)資源，探索了線上線下混合式教學(xué)的設(shè)計(jì)，挖掘了課程中蘊(yùn)含的思想政治教育價(jià)值，實(shí)現(xiàn)了思政元素在教學(xué)設(shè)計(jì)中的有機(jī)融入，實(shí)踐了面向產(chǎn)出的多元化學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)機(jī)制。教學(xué)實(shí)踐結(jié)果表明，課程的改革提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和課程目標(biāo)達(dá)成度。

設(shè)置光源是光學(xué)仿真的開始，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。

摘要 VirtualLab Fusion允許Python外部訪問(wèn)其建模技術(shù)、求解器和結(jié)果。這個(gè)用例介紹了一種使用路徑變量和Visual Studio代碼將Python連接到VirtualLab Fusion的簡(jiǎn)單方法。在本示例中，我們將演示如何使用Python腳本運(yùn)行光學(xué)仿真，以向用戶簡(jiǎn)要概述這種跨平臺(tái)的仿真能力。

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。

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。