光学工程

Zemax是一个分布均匀的光线追迹软件。 VirtualLab Fusion允许从Zemax文件导入具有完整3D位置信息和玻璃的光学系统。 导入在两个软件包之间有着人性化的接口。 导入过程后，光学系统的结构数据将在VirtualLab Fusion中显示为几个组件。 VirtualLab允许将单个光学界面组合成组件。 将Zemax系统导入VirtualLab后，可以通过光线追迹和场追迹来分析光学装

作为物理光学最著名的现象之一，衍射在各种情况下都发挥着作用。有着先进光场传播技术的VirtualLab Fusion可以自动处理光学系统中的衍射效应。在该例中，我们选择了一些常规光圈，例如：圆形（或椭圆形）、方形（或矩形）、五边形和六边形等其他形状。计算了它们的衍射图案并研究了它们的衍射特性。 摘要

摘要 不同的波前像差对焦点分布有不同的影响。 因此，其对于研究例如成像系统是至关重要的。 在VirtualLab Fusion中，可以生成不同的波前像差，并且可以方便地研究它们对焦点分布的影响。 作为示例，我们选择几种典型的像差（球差，彗差，像散，...），改变它们的值，然后计算相应的焦点分布。

某些光学系统和光学组件已被用来等效研究相应的量子力学效应，如Zhu等人已报道了无源奇偶-时间（PT）光栅，[Appl. Phys. Lett. 109, 111101 (2016)] 2016)]。在此示例中，我们遵循Zhu构建了无源PT光栅，并使用傅里叶模态方法（FMM）进行了研究。特别地，我们显示了具有选定光栅结构参数和光偏振态的非对称衍射效应。 VirtualLab Fusion工作流程 •

摘要 可变角度椭圆偏振光谱仪（VASE）是一种常用的技术，由于其对光学参数的微小变化具有高灵敏度，而被用在许多使用薄膜结构的应用中，如半导体、光学涂层、数据存储、平板制造等。在本用例中，我们演示了VirtualLab Fusion中的椭圆偏振分析器在二氧化硅（SiO2）涂层上的使用。对于系统的参数，我们参考Woollam等人的工作 "可变角度椭圆偏振光谱仪（VASE）概述。I. 基本理论和典型应用

摘要 F-Theta透镜通常用于基于扫描式的激光材料加工系统。使用这种透镜，聚焦光斑沿目标平面的位移与透镜焦距和扫描角度的乘积成正比。然而，不存在完美的F-Theta系统，因此在任何给定的系统中，偏离理想行为的偏差都是可以预期的。借助快速物理光学建模和设计软件VirtualLab Fusion中的扫描光源，通过测量不同角度下实际光斑位置与期望值之间的偏差，分析了给定F-Theta透镜的性能。 建模

摘要 F-Theta透镜通常用于基于扫描式的激光材料加工系统。使用这种透镜，聚焦光斑沿目标平面的位移与透镜焦距和扫描角度的乘积成正比。然而，不存在完美的F-Theta系统，因此在任何给定的系统中，偏离理想行为的偏差都是可以预期的。借助快速物理光学建模和设计软件VirtualLab Fusion中的扫描光源，通过测量不同角度下实际光斑位置与期望值之间的偏差，分析了给定F-Theta透镜的性能。 建模

1. 点击软件左上角File→Import选择导入图片文件 2. 在弹出的文件选择界面选择要导入的图片，点击打开 3. 选择Data Array数据类型格式 4. 目标图案预览 5. 设置图片尺寸 6. 点击Finish完成导入 7. 导入之后的数据还需要转换为Transmission透过率函数格式，通过菜单栏Manipulations下的Conversion功能进行数据类型转换，先转换为Harm

摘要 Fabry-Pérot标准具广泛应用于激光谐振器和光谱学中，用于敏感波长的滤波。通常，它们由两个高反射(HR)涂层表面和之间的空气(或玻璃)组成。在这个例子中，建立了一个以硅为间层的标准具光学测量系统，以测量钠D线。利用非序列场追迹技术，充分考虑了多元反射对条纹对比度的影响，研究了涂层的反射率对条纹对比度的影响。 建模任务 具有高反射(HR)涂层的标准具 图层矩阵解算器 分层介质组件采用图层

摘要 干涉测量法是光学计量学的重要技术。 它被广泛用于例如，表面轮廓、缺陷、高精度的机械和热变形。 作为一个典型示例，在VirtualLab Fusion中借助非序列场追迹，构建了具有相干激光光源的Mach Zehnder干涉仪。 证明了光学元件的倾斜和移位如何影响干涉条纹图案。 建模任务 元件倾斜引起的干涉条纹 元件移动引起的干涉条纹 走进VirtulLab Fusion VirtualLab

摘要 斐索干涉仪是工业中常见的光学计量设备，它们通常用于光学表面质量的高精度测试。 借助VirtualLab Fusion中的非顺序追迹，我们构建了一个菲索干涉仪，并利用它测试了不同的光学表面，例如圆柱形和球形。 可以看出，产生的干涉条纹对表面轮廓具有敏感性。 建模任务 倾斜平面下的观测条纹 圆柱面下的观测条纹 球面下的观测条纹 VirtualLab Fusion 视窗 VirtualLab Fu

摘要 尽管对于大多数其他类型的光源而言，静态近似下是足够精确的，但对于超短脉冲来说需要更加精确的方法，其中要考虑到不同光谱模式之间的相关性。在此，我们在空间、时间与场分布上研究了该脉冲传播通过高数值孔径透镜的影响。 建模任务 纯空间分析：输入场（载波λ） 纯空间分析：焦平面上的场（载波λ） 空间-时间分析：输入场（Ex分量） 空间-时间分析：焦点处（Ex分量） 空间-时间分析：焦点处（Ex和Ez分

摘要 尽管对于大多数其他类型的光源而言，静态近似下是足够精确的，但对于超短脉冲来说需要更加精确的方法，其中要考虑到不同光谱模式之间的相关性。在此，我们在空间、时间与场分布上研究了该脉冲传播通过高数值孔径透镜的影响。 建模任务 纯空间分析：输入场（载波λ） 纯空间分析：焦平面上的场（载波λ） 空间-时间分析：输入场（Ex分量） 空间-时间分析：焦点处（Ex分量） 空间-时间分析：焦点处（Ex和Ez分

一、 前言 光学系统，特别对一个比较复杂的光学系统，在系统设计初期就必须根据光学仪器总体要求利用光学系统基本结构元件，合理安排系统光路走向，完成光学系统总体布局设计，然后才是光学系统具体结构设计，像差平衡以致适当公差分配，最终获得一个结果与性能俱佳的优质光学系统。一个较复杂的光学系统，往往不只是几片简单光学零件的组合，有时还可能是各种不同变焦系统结构，甚至还会有各种不同要求的多光谱，共轴或非共轴的

摘要 光纤模式计算器可用于计算在圆柱对称光纤中传播的线偏振 (LP) 模式，可以是单芯的阶跃折射率，也可以是无限抛物线剖面的渐变折射率。描述这些模式的相应多项式是用于阶梯折射率光纤的 Bessel 和用于渐变折射率光纤的 Laguerre。此用例展示了如何使用计算器以及如何配置模式的采样参数。 配置光纤结构：Step-Index Fiber（阶跃折射率光纤） 光纤模式计算器允许定义线性偏振贝塞尔模

摘要 当光栅的特征尺寸与波长相当时，具有偏振相关的光学特性。这使得难以针对任意偏振设计出具有高衍射效率的光栅。根据文献中的概念[T. Clausnitzer, et al., Proc. SPIE 5252, 174-182 (2003)], 我们将展示如何严格分析光栅的偏振相关特性，以及如何使用参数优化设计具有高衍射效率的偏振无关光栅。 建模任务 光栅特性与参数的严格分析 不同光栅周期下的衍射效

1.摘要 在测量信号或数据的情况下，很难(如果不是不可能的话)完全避免所有可能的噪声源，因为这些噪声源会干扰任何实验测量。但是，噪声的存在会干扰数据的重要特征(例如，测量光谱的半宽谱)。 因此，有一些后期处理技巧可能会有所帮助。这里我们只讨论一个这样的工具:Savitzky-Golay滤波器，它通过对一组采样点执行回归算法来平滑局部噪声。在这个例子中，我们讨论了VirtualLab Fusion中

简介 FRED具备通过光学系统模拟光线偏振的能力。光源可以是随机偏振、圆偏振或线偏振。过滤或控制偏振的光学元件，如双折射波片和偏振片，可以准确的模拟。FRED偏振模型中一些简单例子包括吸收二向色性和线栅偏振片，方解石半波片，和马耳他十字现象。这些特性的每一个都可以应用到更复杂的光学系统中，如液晶显示（LCDs）、干涉仪和偏光显微镜。 马耳他十字现象 马耳他十字是正交放置的线偏振片之间的双折射材料形

介绍 无论是在研究中还是通过工业设备开发后用于临床目的，Shack‑Hartmann 传感器被广泛应用于测量人眼所产生的像差。 原理 这种装置的基本原理可以描述如下：光束聚焦在用作光扩散器的视网膜上，尽管出于安全考虑优选使用近红外进行测量，但光束的主要部分被这种复杂介质吸收。光的弱背向反射部分穿过人眼结构的不同元件，例如前房的玻璃体和晶状体以及后房的房水和角膜。每一个元件都会对眼睛出瞳处波前的形状

构成光学系统最基础的结构单元都离不开单透镜、胶合透镜以及各种形式反射棱镜的组合。所有的光学系统进行初始设计阶段都必然要从该类结构单元设计为起点。其中透镜单元中最基础的则是单透镜、双胶合透镜以及由单透镜和双胶合透镜组成的单透镜—双胶合透镜或双胶合透镜—单透镜组合等几种常见的结构形式。在选择“系统结构单元初始设计”的菜单后出现的小窗体内有一个书签式选项选择上述五种透镜的设计选项，如图1所示。 图1.透