R#i|n< x h>-JXuN 前言 f ZL%H0 & lE:X~RO"~ 現(xiàn)代
光學系統(tǒng)包含了不同類型的光學元件，如折射、衍射、微
透鏡陣列、光柵以及全息和自由曲面等；元件尺寸的跨度可能從
納米量級到米量級。同時，系統(tǒng)的
光源也可能是不同的類型，如連續(xù)光源或脈沖光源、相干或部分相干光源等。有效的光學模擬需要對復雜
光學系統(tǒng)中的光源及光學元件精確建模，從而實現(xiàn)各種光學效應的仿真再現(xiàn)，如干涉、衍射、相干、偏振以及矢量效應等。
b }S}OW2 .yE!,^j.gB 現(xiàn)代光學建模技術包含了幾何光學和物理光學兩大領域，幾何光學以費馬原理為基礎，通過折反定律來進行光線追跡，能夠快速實現(xiàn)整個系統(tǒng)地仿真，但忽略了衍射和矢量等波動光學效應；物理光學通常以求解麥克斯韋方程組為主，如使用FDTD或者FEM等通用的全局麥克斯韋仿真求解器對整個系統(tǒng)進行求解，從而獲得完整的電磁場信息，但由于計算量大而無法對整個復雜系統(tǒng)進行仿真。
) W95)] yn<H^c 為了滿足現(xiàn)代光學系統(tǒng)的建模需求，德國耶拿大學Prof. Wyrowski Frank開發(fā)了高速物理光學仿真軟件——VirtualLab Fusion，其集成了從幾何光學到物理光學的各種建模技術，如幾何光學算子、平面波角譜法、瑞麗索墨菲算子、薄元近似和傅里葉模態(tài)法等，既能夠使用第二代場追跡或經(jīng)典場追跡，從物理光學角度進行快速地仿真；也可以使用傳統(tǒng)的光線追跡，對系統(tǒng)進行分析。在VirtualLab中，我們根據(jù)場追跡的概念將系統(tǒng)分解成不同的區(qū)域，并選擇合適的麥克斯韋仿真求解器（建模技術）進行求解，之后通過序列或非序列方式將各個區(qū)域連接起來，從而達到對整個系統(tǒng)中求解麥克斯韋方程組的效果，以獲得完整的電磁場信息。另外，在7.3版本中我們引入了多種傅里葉變換算法，如經(jīng)典的快速傅里葉變換、半解析傅里葉變換以及幾何傅里葉變換以實現(xiàn)不同類型光場在實際域與頻率域間的快速轉換，這也進一步提高了模擬的效率。
K-IXAdx 6k uN) 目前，VirtualLab Fusion的光場追跡概念正在被越來越多的高校、研究所以及企業(yè)所接受，為了滿足越來越多用戶地學習需求，訊技特推出了《VirtualLab Fusion入門與進階實用教程》書籍，書中既包含了建模理論的介紹，又包含了大量逐步講解的實用案例，包羅了光學
成像、
激光傳輸、光學測量以及光束整形等領域。
b/Y9fQ n mE( EyB< 期望通過此書，能夠幫助用戶快速地學習和掌握VirtualLab Fusion軟件，享受其為光學建模和仿真所帶來的便利與樂趣。
^ j;HYs_ lS]<~ 感謝訊技的工程師們在此書的編撰過程中所付出的努力，由于時間有限，書中難免會有不足之處，還請各位同行及用戶不吝指正。書中自帶光盤中有軟件試用安裝程序及各章的案例，有興趣讀者可依次深入研究，若有任何問題，可隨時與我們聯(lián)系。 5%"${ywI -NtT@ +AE 目 錄 x- k CNy
lA { C=(-oI n
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第一章 VirtualLab Fusion理論基礎 1 rGuhYYvK
1.1 幾何光學和光線追跡 1 ((^jyQ
1.2 物理光學和電磁場仿真 2 vzJ69%E_
1.2.1 統(tǒng)一電磁場仿真 3 3#huC=zbf
1.2.2 電磁場仿真 6 Q W #]i
第二章 VirtualLab Fusion安裝與更新 10 vzK* 1R5
2.1 VirtualLab安裝與更新 10 jT"P$0sJAd
2.2 VirtualLab 版本說明及系統(tǒng)配置要求 15 !Rk1q &U5
2.3安裝過程中可能遇到的問題 16 -QjdL9\[c7
2.4 Windows高級系統(tǒng)設置推薦 18 h=SQ]nV{
2.5 C2V文件導出和V2C文件導入 20 r/1:!Vu(
第三章 VirtualLab Fusion快速入門 24 x3=W{Fv@4
3.1 VLF圖形用戶界面介紹 24 p
2x OjS1
3.2 光源 29 hLFf
3.2.1 基本參數(shù)（Basic Parameters） 29 o0$R|/>i
3.2.2 光譜參數(shù)（Spectral Parameters） 31 #q`[(` Bx
3.2.3 空間參數(shù)（Spatial Parameters） 34 E* y bf'
3.2.4 偏振（Polarization） 36 *k==2figz
3.2.5 模式選擇（Mode Selection） 37 H`q" _p:
3.2.6 采樣（Sampling） 39 +jYO?uaT
3.3 光學元件 40 Cnd70tbD )
3.3.1 真實光學元件編輯對話框 40 R
