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VirtualLab FUSION統一化光學

物理光學設計軟件GLAD

VirtualLab FUSION統一化光學設計平臺
時間:2016-04-29 12:02來源:訊技光電作者: 營銷部點擊:打印

現代光學系統可能包含大量不同種類的光學元件,如折射透鏡、衍射透鏡、折衍混合透鏡、菲涅爾和漸變折射率透鏡以及衍射光學元件,像擴束器、光束整形器、衍射光束分束器、計算全息、相位板、光柵、自由表面元件和微透鏡陣列。除此以外還有使用光源的不同特性,如相干度、顏色和偏振。
 
一個有效的光學建模要求將所有這些類型的元件和光源放在一個軟件平臺上進行高精度且快速的仿真模擬。VirutalLab FUSION是在VirtualLab場追跡模擬引擎的基礎上,新增了功能強大的幾何場追跡模擬引擎。經典場追跡模擬引擎統一了從幾何光學到電磁場方法的各種建模技術。在光學模擬與設計中包含了衍射、干涉、部分相干、像差、偏振等各種物理效應,從而能夠高精度的進行光學模擬與設計。而幾何場追跡模擬引擎則是通過使用幾何光學的方法來近似求解麥克斯韋方程組,從而能夠快速的完成各種復雜光學系統的模擬仿真,同時在模擬過程中包含了除衍射外的各種物理效應。經典場追跡模擬引擎與幾何場追跡模擬引擎的聯合使用,既能夠保證光學系統模擬和設計的精度,又能夠保證其速度,是物理光學和幾何光學的完美結合。最后,其傳統的光線追跡模擬引擎能夠快速的完成光學系統的性能評估。(下圖:光線追跡、幾何場追跡、經典場追跡)
 

 
VirutalLab FUSION軟件包集合了五個工具箱,允許進行光學系統的分析,衍射光學元件的設計,光分束器的設計,光柵的分析,激光諧振腔的分析以及LED光的整形和均勻化。
 
納米、微米和宏觀光學的統一建模
 

基本工具箱

VirutalLab FUSION基本工具箱可以使用三種模擬引擎模擬激光光學,微光學系統,衍射光學,干涉,成像和照明系統。光學系統中可以包含折射、衍射、混合、菲涅爾和漸變折射率透鏡,擴散器、光分束器、光整形器、計算產生全息、相位板衍射光學元件以及自由表面曲面和微透鏡陣列。基于統一光學建模技術,可以使用從幾何光學到物理光學不同的傳輸模型進行光傳輸建模。而幾何場追跡與經典場追跡的聯合使用,可以快速并高精度的完成光學系統的模擬仿真和設計工作。
 








 

衍射和微光學元件設計
 

衍射光學工具箱

衍射光學工具箱可以設計衍射光束分束器、擴散器和整形器。這些元件也被稱為衍射光學元件、計算機全息、相位板或者相息。衍射光束分束器允許將一束激光分成光束陣列。衍射擴散器能夠使確定的散射光線進入任意2D光圖案。擴散器和光束分束器可以用來轉換相干光和部分相干光源。衍射和折射光束整形可以將相干激光光束整成環形、矩形高帽、線型或者自定義2D強度分布。
 









2D和3D光柵的嚴格分析和設計
 

光柵工具箱

VirutalLab FUSION光柵工具箱可以對2D和3D光柵進行嚴格的電磁場分析和設計,包含衍射光柵、全息光柵、布拉格光柵、表面光柵、光子晶體、衍射光束分束器、偏光器、抗反射結構、衍射光學元件、光伏系統和光譜光柵。光柵的特征尺寸可以從納米到毫米量級。同時,光柵工具箱可以計算衍射效率、近場、偏振、反射、透射以及內部場。各種定制特性可以使用戶分析和優化用戶自定義結構的光柵。這些包括導入測量的高度輪廓以及使用公式描述一個高度輪廓的可編程高度輪廓或者折射率分布介質。
 







 
 


靈活的激光諧振腔本征模分析
 

激光諧振工具箱

VirutalLab FUSION激光諧振工具箱允許分析穩態和非穩態激光諧振腔的本征模。分析包括了基膜、高階模和本征值的計算。依賴于經典場追跡技術,可以將從幾何光學到電磁場處理的各種光束傳輸方法最佳的組合起來。因此允許腔內包含微結構和DOE元件,模擬受激介質的折射率調制以及任意形狀的基膜。在VirtualLabTM中表面輪廓和介質以及自定義元件目錄為定義諧振腔提供了非常大的靈活性。公差模擬可以研究一個諧振腔的穩定性。

 







 
 

 


LED光的整形和均勻化
 

照明工具箱

VirutalLab FUSION照明工具箱利用經典場追跡進行照明系統的分析和設計。場追跡使用強調衍射光學和微結構整合的新概念,這給LED光以及其它高發散輻射光源的整形和緊湊照明系統的設計提供了更大的靈敏性。
 








 
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