1.現(xiàn)代光學(xué)建模仿真的現(xiàn)狀 { )g
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OLS/3c
z 現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)中可能包含有各種類型的光學(xué)元件，如折射透鏡、衍射透鏡、折衍混合透鏡以及漸變折射率透鏡和各種衍射光學(xué)元件，如擴(kuò)束器、整形器、分束器、相位板、光柵以及自由曲面等，同時還需要使用到各種不同的光源，如相干和部分相干光源，連續(xù)和脈沖光源以及具有各種偏振特性的光源。而一個高效和完善的光學(xué)建模工具，需要將不同類型的光學(xué)元件以及光源有效的放在同一個軟件平臺上進(jìn)行模擬仿真，并獲得高精度的物理結(jié)果，如光學(xué)系統(tǒng)的衍射、干涉、部分相干、像差以及偏振和矢量效應(yīng)等，如圖1所示。 ?lca#@f(
圖1.現(xiàn)代光學(xué)建模的要求
\>$3'i=mQ 2.場追跡光學(xué)建模平臺——VirtualLab™ 'fjouO
I+{ 2DY/} 為了解決目前光學(xué)軟件在模擬仿真中的局限性，德國LightTrans公司開發(fā)了場追跡的概念來完成對不同類型的光學(xué)元件和光源的統(tǒng)一化建模，場追跡方法統(tǒng)一了從幾何光學(xué)到電磁場方法的建模技術(shù)，如應(yīng)用于光場在自由空間傳輸?shù)钠矫娌ㄗV法（SPW）、菲涅爾積分、遠(yuǎn)場積分、幾何場追跡等，應(yīng)用于光場在元件表面?zhèn)鬏數(shù)膬A斜算子、幾何場追跡、薄元逼近（TEA）、分步光束傳輸方法（BPM）、傅里葉模態(tài)法（FMM）、有限元法（FEM）、積分法等，從而保證了對光學(xué)系統(tǒng)的各個部分進(jìn)行精確的建模，從而獲得高精度的物理結(jié)果。 'MgYSP< 應(yīng)用場追跡概念來進(jìn)行統(tǒng)一化光學(xué)建模與仿真的VirtualLabTM軟件包，其包含有五個工具箱，分別為基本工具箱（Starter Toolbox）、衍射光學(xué)工具箱（Diffractive Optical Toolbox）、光柵工具箱（Grating Toolbox）以及激光諧振腔工具箱（Laser Resonator Toolbox）和照明工具箱（Lighting Toolbox），如圖2所示。各個工具箱不僅可以應(yīng)用于特定的應(yīng)用領(lǐng)域，同時五個工具箱又可協(xié)同工作，以實(shí)現(xiàn)功能的最大化。 d/S w.=vq do.AesdXaq 圖2.由左至右：基本工具箱，衍射光學(xué)工具箱，光柵工具箱，激光諧振腔工具箱以及照明工具箱
Z% DJ{!Hnh 3.主要功能及應(yīng)用領(lǐng)域 |:w)$i& *
"wy2u~ VirtualLabTM的基本工具箱可以模擬各種光學(xué)系統(tǒng)的衍射、干涉、偏振和矢量等效應(yīng)；使用衍射光學(xué)工具箱可以設(shè)計和優(yōu)化各種衍射光學(xué)元件；使用光柵工具箱可以對各種類型的光柵進(jìn)行嚴(yán)格的分析；使用激光諧振腔工具箱可以進(jìn)行激光諧振腔的本征模和高階模的計算和分析；使用照明工具箱可以設(shè)計緊湊的光學(xué)系統(tǒng)以對LED光源進(jìn)行光束整形和均勻化。 1*GL;W~ix*
