光学工程

概述 本系列文章系统地介绍了如何通过 Ansys Zemax OpticStudio 与 Lumerical RCWA 之间的动态链接，实现宏观光学系统与微观光栅结构的协同仿真与优化。该工作流突破了传统方法的局限，为复杂衍射光学元件的设计与分析提供了高效、精准的解决方案。 ● 无缝集成的动态工作流：文章详细阐述了动态链接的工作原理，即在 OpticStudio 的光线追迹过程中，一旦光线遇到光栅表

光纤是现代光学中最通用的组件之一，其最具价值的特性之一是能够以极低的损耗在极远的距离传输光能。然而，以尽可能高的效率将光耦合到光纤中往往是一项非常微妙的工作——光纤耦合透镜必须经过精心设计，以确保焦点与光纤的传播模式尽可能紧密地匹配。 本文基于VirtualLab Fusion平台，通过快速物理光学模拟与参数优化，设计了一个圆锥表面的平凸透镜，用于将光耦合到单模光纤中。 设计任务与初始参数 设计任

近期活动推荐 高功率激光二极管常表现出不对称发散和像散。在本案例中，激光二极管首先用物镜准直，然后用非球面透镜聚焦，并在 VirtuaLab Fusion 中研究了焦点区域的光场的演化。与没有像散的情况相比，可以清楚地展示像散对其焦点区域的光场影响。 建模任务 在建模过程中，采用了非球面镜与准直物镜的组合。透镜系统元件允许用户简便地构建由光滑表面与均匀、各向同性介质交替排列组成的光学结构。就界面和

摘要 光学各向异性，也被称为双折射，是产生各种光学现象及其相关应用的原因。VirtualLab Fusion提供了一种快速和严格的场跟踪分析算法，该算法应用于S矩阵求解器，并工作在k域。在本应用案例中，介绍了各向异性介质的基本配置。 目录中的各向异性介质 定义各向异性介质 双轴晶体由三个方向的主折射率定义； 单轴晶体由o折射率和e折射率定义; 一般各向异性介质可以通过直接定义介电常数张量建立。 各

摘要 折射率平滑变化的渐变折射率（GRIN）介质可用于例如：使镜头表面平坦或减少像差。VirtualLab Fusion为光通过GRIN介质的传播提供了一种物理光学建模技术。在相同的速度下，物理光学建模远远超过光线追迹，完全考虑了电磁场，包括其中的偏振串扰效应。 建模任务 光线追迹结果 场追迹结果–GRIN镜头后方 场追迹结果–焦平面 走进VirtualLab Fusion VirtualLab

如今，透明显示器作为未来的显示技术之一已经引起了广泛的关注。特别是，使用OLED器件的透明显示器已被积极研究。TechWiz OLED的发光区和透明区的同步分析功能对用户在设计透明OLED显示屏时非常有用。这一功能可以通过多畴和多源功能来实现。 （a）结构1 （b）结构2

摘要 在这个例子中，我们演示了在全内反射（TIR）棱镜上的干涉和渐晕效应的建模，其中这些效应特别是在光透射部分出现。所讨论的棱镜通常由两部分组成，两部分用折射率略有不同的材料粘在一起。根据入射光的特性，由于两个棱镜之间的间隙很窄，会产生渐晕和干涉效应。 建模描述 建立了包含全内反射棱镜的光学系统模型。由于棱镜的间隙表现出稍微不同的折射率，可能会出现有趣的效果： -棱镜间隙处发生多次反射。因此，例如

通过VirtualLab Fusion的参数耦合功能，可以灵活地在光学设置中链接和配置参数之间的依存关系。 为此，必须选择相关参数，然后可以将其用作数学公式中的变量，以计算系统其他参数的值。 因此，参数耦合允许用户在所讨论的光学系统中的参数之间建立复杂的关系，这些关系将被自动维护。 尤其是在光学系统的特定参数在分析或优化过程中具有固定关系的情况下，参数耦合将非常有用。 参数耦合 该示例逐步说明了如

摘要 在此示例中，针对特定入射角研究了F-theta物镜的焦点（PSF）。为了避免因离焦照明导致的焦点偏移而引入的额外计算量，根据光的主传播方向来移动探测器位置。使用VirtualLab的参数耦合工具自动调整探测器的位置。 建模任务 通过参数耦合自动定位探测器 参数耦合允许用户通过一个小脚本“片段”定义所需系统参数的变化。 因此，独立输入参数值的任何变化都会同时导致从属(耦合)参数的变化。 在此示

通过VirtualLab Fusion的参数耦合功能，可以灵活地在光学设置中链接和配置参数之间的依存关系。 为此，必须选择相关参数，然后可以将其用作数学公式中的变量，以计算系统其他参数的值。 因此，参数耦合允许用户在所讨论的光学系统中的参数之间建立复杂的关系，这些关系将被自动维护。 尤其是在光学系统的特定参数在分析或优化过程中具有固定关系的情况下，参数耦合将非常有用。 参数耦合 该示例逐步说明了如

ZEMAX；超广角物镜；光学设计；反摄远；像差校正 一、文章简要介绍 超广角摄影物镜因视场角大、景深宽，在安防监控、汽车环视、无人机航拍等领域需求旺盛。但FOV超过90度后，轴外像差（畸变、场曲、像散）急剧恶化，传统匹兹伐型结构难以同时校正。上海电机学院侯国柱团队在《应用光学》2016年第37卷第3期上发表了"基于ZEMAX的超广角摄影物镜设计"（DOI: 10.5768/JAO201637.03

一、行业背景：AI 算力驱动光模块进入"材料竞争时代" 随着 AI 大模型的爆发与超大规模算力集群的持续扩张，数据中心网络架构正在经历一场从"电互联"向"光互联"的深度与广度并重的迁移革命。面向 2026 年及未来，在万卡级乃至十万卡级的 AI 集群中，光模块已不再是传统意义上的通信器件，而是升级为决定整个算力基础设施带宽密度、传输距离与能效的"神经网络连接单元"。 在这场技术演进中，光模块的速率

OLED显示器的设计减少了外部光源的反射，这是提高可见度的一个重要因素，为此，我们在顶板上使用了圆形偏振器。然而，这会导致每个视角的色差，并将内部光提取效率降低约50%。为了解决这一问题，需要一种能够控制光源偏振的技术以及减反射膜的优化设计。 < 仿真结构 > < 由光源偏振状态决定的输出耦合效率 >

Evident（原奥林巴斯）推出的 IXplore Pro 倒置显微镜平台代表了自动化与模块化设计的最新高度，该系统专为满足严苛的工业检测与材料分析需求而设计，通过整合行业领先的视场范围与高度可定制化的光路架构，为复杂样品的微观结构分析提供了全新的技术路径。 Evident奥林巴斯显微镜：https://www.evidentscientific.com.cn/zh/ Evident-奥林巴斯倒置

为了适应个人偏好的多样性，满足每个用户计算硬件的不同规格，VirtualLab Fusion提供的工具可以根据您的个人情况进行个性化配置。下面我们演示如何在全局选项中对两组不同系统进行个性化设置：其一是，与数据的图形显示和一般可视化有关的设置； 另一个是与运行 VirtualLab Fusion 的计算机规格相关的性能参数设置。 VirtualLab Fusion中可视化的个性设置 本文档演示了如

摘要 VirtualLab Fusion中的全局选项对话框可以轻松自定义软件的外观和风格，也可以保存和加载全局选项文件，以便可以轻松地将首选设置从一个设备转移到另一个设备。本文档演示了与结果的可视化和图形显示相关的全局选项参数的用法。 如何访问全局选项 转到主窗口左上角的文件菜单，然后转到全局选项。 加载&保存全局选项 在配置了所有设置之后，除了保存类别中的文件路径外，可以使用以下控件重置、加载和

摘要 VirtualLab Fusion 可以在各种具有不同的配置和计算能力的计算机上运行。 调整软件的内部数值参数，例如每个场允许的最大采样点数或用于计算的内核数，有助于优化与可用处理器能力和内存相关的数值负载。 在本文档中，我们讨论了可以在 VirtualLab Fusion 的全局选项中配置的与性能相关的选项。 如何访问全局选项 导航到屏幕左上角的菜单，然后导航到全局选项。 加载和保存全局选

摘要 在VirtualLab Fusion中，当研究制造偏差对优化系统的影响时，可以使用随机变化的参数运行。根据制造工艺的不同，不同参数的偏差可能遵循不同的随机分布规律。虽然参数运行的默认随机模式假定均匀分布，但在此用例中，我们想展示如何使用可编程参数运行对公差中涉及的每个参数应用不同的随机分布。作为说明，我们选择了锯齿光栅的例子，为此我们研究了负一传输级次的最低效率。 任务描述 VirtualL

TechWiz LCD 3D 的衍射分析功能可以分析和设计衍射光栅。用户可以通过该功能查看设计器件的衍射强度和衍射角。 衍射图像分析 增加了衍射图像分析功能，可以预测相位光栅装置后面的图像。 该功能可以将设计的相位光栅器件的性能显示为图像，可用于智能窗口应用。 使用 LC 相位光栅模拟的衍射图像 通过 LC 相位光栅单元后的图像

一个膜系的吸收率是一个可以计算的参数，它能与反射率和透射率一起作为二维和三维图的可选参数列出。此外，还有两个工具可以处理吸收率，它们隐藏在设计分析部分，即Absorptance Rate和Total Absorptance。这两个工具到底是做什么的？ 吸收率是一种测量膜层损失能量的方法。严格地说，它应该是转化成热量的东西，但通常只把它作为反射光和透射光中所缺少的东西的一种度量。因为与真正的吸收相比