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    VirtualLab Fusion高速物理光學(xué)仿真軟件
    時(shí)間:2022-11-03 20:25來(lái)源:訊技光電作者: 技術(shù)部點(diǎn)擊:次打印
    VirtualLab Fusion原理簡(jiǎn)介
     
    VirtualLab Fusion是德國LightTrans公司以場(chǎng)追跡概念開(kāi)發(fā)出來(lái)的一款高速物理光學(xué)仿真平臺,其集成了從幾何光學(xué)到物理光學(xué)、從近似到嚴格的各種麥克斯韋方程求解器,如LPIA(局部平面界面近似)、LLGA(局部線(xiàn)性光柵近似)、RK-BPM(龍格庫塔光束傳輸方法)、TEA(薄元近似)、FMM/RCWA(傅里葉模態(tài)發(fā)/嚴格耦合波法)等,能夠對如幾何透鏡、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(lèi)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(遠場(chǎng))、Rayleigh Sommerfeld(瑞利索墨菲)等,能夠對各種自由空間傳輸進(jìn)行計算。同時(shí),VirtualLab Fusion還提供了三種傅里變換方法,包括FFT(快速傅里葉變換)、Semi-Analytical  FT(半解析傅里葉變換)以及Pointwise FT(逐點(diǎn)傅里葉變換)。對于包含各類(lèi)光學(xué)元件的整個(gè)復雜的光學(xué)系統,通過(guò)非序列追跡功能,將所需的求解器連接起來(lái),并通過(guò)選擇合適的傅里葉變換方法,以在空間域或者空間頻率域進(jìn)行光場(chǎng)傳輸計算,從而能夠在保證計算精度的情況下,更快的完成整個(gè)系統的仿真和分析,以實(shí)現高速物理光學(xué)仿真。在整個(gè)仿真過(guò)程中,會(huì )考慮各種物理光學(xué)效應,如干涉、衍射、像差、偏振、相干以及矢量效應等。
     
     
    集成了各類(lèi)麥克斯韋方程求解器
     
     
    通過(guò)連接各種場(chǎng)求解器以實(shí)現高速物理光學(xué)建模
     
    功能特性
    作為全球唯一一款基于場(chǎng)追跡概念來(lái)開(kāi)發(fā)的高速物理光學(xué)仿真軟件,VirtualLab Fusion為用戶(hù)提供了光學(xué)建模和仿真所需的各種功能和特性:
    光線(xiàn)追跡和光場(chǎng)追跡,兩者可以一鍵切換;
    序列和非序追跡;
    用戶(hù)可自定義選擇從幾何到物理、從近似到嚴格各種光學(xué)建模技術(shù);
    用戶(hù)可自定義選擇FFT(快速傅里葉變換)、Semi-Analytical  FT(半解析傅里葉變換)以及Pointwise FT(逐點(diǎn)傅里葉變換);
    豐富的庫系統,包括光源庫、元件庫、界面庫、介質(zhì)庫、材料庫、探測器庫等九大庫系統,能夠快速的完成系統的建模;
    參數掃描和參數優(yōu)化,可對系統進(jìn)行公差分析以及優(yōu)化;
    多軟件接口,如Macleod、LASCAD、ZEMAX、JCM Suit等;
    可導出多種格式結構,如GDSII、STL、IGES、ASCII、Bitmap等;
    跨平臺聯(lián)合仿真和優(yōu)化,如MATLAB、OptiSlang、Python等;
    基于C#語(yǔ)言進(jìn)行二次開(kāi)發(fā);
     
    應用領(lǐng)域

     
    VirtualLab Fusion能夠實(shí)現高速物理光學(xué)的建模和仿真,已廣泛的應用于高校、研究所以及各知名光學(xué)企業(yè)。其主要應用領(lǐng)域如下:
     
    1. 光束整形
    VirtualLab Fusion能夠使用自由曲面,衍射光束分束器與圖案生成器,擴散器和常規陣列微光學(xué)元件(包括但不局限于微透鏡陣列)實(shí)現光束整形。
    1) 折射光束整形
    2) 衍射光束整形
    3) 擴散片
    4) 微透鏡陣列和微結構單元陣列
     
    SLM像素處衍射效應仿真和分析
     
    2. 光學(xué)測量
    通過(guò)高速物理光學(xué),對干涉儀、光譜儀和傳統式或結構照明式顯微鏡的成像質(zhì)量與分辨率限制進(jìn)行全面的研究。
    1) 干涉儀
    2) 顯微鏡
    3) 單色儀
    4) 光譜儀
     
    對包含光柵的車(chē)尼爾-特納系統進(jìn)行分析
     
    3. 微納光柵
    通過(guò)高速物理光學(xué),可以對1D和2D微納光柵進(jìn)行嚴格的電磁分析,獲得相應的近場(chǎng)、衍射級次以及衍射效應,同時(shí)能夠對光柵進(jìn)行優(yōu)化,以獲得所需要光柵結構參數并集成到整個(gè)光學(xué)系統中進(jìn)行分析。
    1) 1D和2D介質(zhì)光柵
    2) 1D和2D界面光柵
    3) 衍射級次計算、偏振分析以及內部場(chǎng)計算
    4) 優(yōu)化
     
    傾斜光柵的優(yōu)化
     
    4. 成像系統
    通過(guò)高速物理光學(xué),實(shí)現透鏡系統建模。提供對包含鬼像和部分相干性的系統的可靠的PSF / MTF評估。系統中可以包含光柵,全息光學(xué)元件以及衍射透鏡。
    1) 衍射透鏡
    2) 高級PSF/MTF
    3) 鬼像
    4) 包含光柵的成像系統
     
    基于高NA物鏡對微結構晶圓進(jìn)行成像檢測
     
    5. 激光系統
    高速物理光學(xué)可以有效地實(shí)現對激光光源、衍射、干涉、偏振的建模,并且可以使用任意感興趣的光束參數。
    1) 激光傳輸
    2) 掃描系統
    3) 飛秒脈沖
    4) 激光晶體
     
    激光掃描系統的建模和仿真
     
    6. 虛擬和混合現實(shí)
     

     
    針對AR,VR以及MR應用,VirtualLab Fusion為用戶(hù)提供了多通道波導成像系統的非序列建模技術(shù),建模過(guò)程中能夠對波前差、能流以及PSF/MTF進(jìn)行評估。
     
     
    光波導全視場(chǎng)角光線(xiàn)追跡
     
    典型應用示例
     
    1. 基于各種干涉儀的測量系統仿真和分析
     
     
    2. 基于錐透鏡生成無(wú)衍射貝塞爾光束
     
     
    3. 包含光柵的復雜光學(xué)系統仿真和分析
     
     
    4. 光纖耦合系統的設計和優(yōu)化
     
    5. 基于表面光柵的光波導結構模擬與設計
     
     
    6. 基于VCSEL陣列的點(diǎn)陣投影儀的人臉識別系統
     
     
    7. 超表面結構的設計和優(yōu)化
     
     
    8. 非周期性微透鏡陣列整形
     

     
    9. 衍射透鏡的設計和分析
     

     
    10. 跨平臺聯(lián)合仿真與優(yōu)化
     
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