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在過去的一百年里,光線追跡在光學系統的建模設計領域無疑是最有效的概念方法,但隨著光學系統復雜化趨勢以及微納光學的迅速崛起,光線追跡漸漸失去了其統治地位,然而,光線追跡在傳統光學元件的建模設計領域仍然不可或缺,我們急需一種更加普適的概念將其兼并。
追根溯源,光線追跡基于幾何光學理論,然而值得注意的是,在過去的工業范疇乃至教育體系中,人們簡單地認為幾何光學(Geometrical optics)與光線追跡等價,以幾何光線作為光的基本形式,拋棄光的波動場信息,如能量、偏振、相干性等物理參量。與幾何光學相對應,物理光學則以光的波動場及其各項物理參量為光的基本形式,更加精確地展現光的本質。
而事實并非全部如此!同屬于光學的兩大分支,幾何光學和物理光學存在本質聯系。通過對這個本質聯系的探究,我們可以將物理光學與幾何光學理論完美地結合在一起。并將此理論結合應用到實際光學系統的建模設計中。
本世紀初,當光線追跡概念面臨無法滿足高速發展的光學研究需要的巨大問題時,統一場追跡(Unified field tracing)概念應運而生。利用此概念,我們將針對不同光學元件的建模方法整合統一,用于多樣化復雜光學系統的高效分析。基于物理光學的各種建模設計方法無疑可以被統一場追跡的概念完全融合,同時,基于幾何光學的各類方法也可以通過其與物理光學的本質聯系而完美升級。
VirtualLab Fusion就是一款基于統一場追跡概念的光學建模設計軟件。在報告中,我們會詳細講解統一場追跡概念,并輔以實例加深與會人員的理解。
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課程大綱:
? 光學理論
幾何光學與光線追跡
幾何光學與物理光學
? 統一場追跡概念
物理光學與統一場追跡
幾何光學與幾何場追跡(屬于統一場追跡范疇)
? VirtualLab Fusion基本仿真引擎介紹
? VirtualLab Fusion基本模塊功能介紹
? 各類光學問題解決方案的探討,諸如
(可用于光刻機的) 高數值孔徑聚焦系統統一電磁場仿真
空間光調制器的仿真以及衍射光學元件的設計
自由光學曲面
微納光學元件的精確分析與優化
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