当光学仿真遇上生命科学，VirtualLab Fusion+FRED 生物光学解决方案

随着STED超分辨显微、OCT光学相干层析、可穿戴光学生物传感器等技术的快速迭代，光学仿真在生命科学研究和医疗仪器开发中的角色，已从辅助工具升级为核心驱动力。

行业趋势

当前生物光学领域呈现三个显著趋势：

分辨率极限的持续突破——受激发射损耗（STED）显微镜等超分辨技术对光学系统的精度要求达到了前所未有的高度；

检测手段的无创化——光学相干层析扫描（OCT）和可穿戴设备的光学心率、血氧饱和度监测正在改变传统医疗检测模式；

系统复杂度的指数级上升——从荧光显微镜的彩色效应到切尔尼-特纳光谱装置，每个环节的光学性能都直接影响最终的检测结果。

然而，行业长期面临一个核心挑战，生物组织是复杂的光学散射介质，传统仿真工具难以精确建模光在组织中的传播行为。同时，高灵敏度显微成像系统对杂散光的控制要求极为严苛，而医疗仪器开发又需要从理论建模到系统验证的完整工具链。

解决方案

针对上述挑战，由VirtualLab Fusion与FRED构成的集成方案，为生物光子学提供了覆盖全链路的仿真能力。

VirtualLab Fusion作为统一光学建模平台，在生物光学领域展现出独特优势。在显微成像方向，它能够精确分析STED显微镜的超分辨成像机制，以及荧光显微镜中的彩色效应。在光谱仪器方向，可对切尔尼-特纳装置等典型光谱系统进行端到端仿真。

在生物传感器方向，VirtualLab Fusion支持人体皮肤散射模型的精确构建，为可穿戴设备的光学心率、血氧饱和度监测提供仿真依据。此外，在医疗检测领域，OCT系统的仿真分析同样是其核心应用场景之一。

FRED则聚焦杂散光控制这一生物光学仪器的“隐形杀手”。在光疗设备、高灵敏度显微成像系统等场景中，FRED通过精确的光线追迹能力，系统分析鬼像、散射等杂散光路径，确保仪器在极端条件下的信号可靠性。

两者的结合，形成了物理光学精密仿真 + 杂散光系统级控制的完整闭环，VirtualLab Fusion解决“光怎么传播”的问题，FRED解决“干扰光怎么控制”的问题。

覆盖生物光学全场景

这一集成方案的应用场景覆盖了生物医学光子学的主要方向：

• 超分辨显微：STED显微镜的成像机制仿真与优化；
• 荧光显微：彩色效应分析与系统校正；
• 医疗检测：OCT系统的光学建模与性能评估；
• 光谱仪器：切尔尼-特纳等光谱装置的端到端仿真；
• 生物传感：人体皮肤散射模型、毛细管电泳及可穿戴设备光学设计。

结语

VirtualLab Fusion与FRED的协同方案，为生物光学的发展提供了从理论建模到系统验证的完整工具链。

关于该方案的完整技术讲解（包含STED显微仿真、OCT系统建模、皮肤散射模型构建及FRED杂散光分析）等核心内容已在2026年7月30日“光·前沿｜生物光学解决方案研讨会”中进行系统演示。