<![CDATA[讯技光电&黉论教育]]> <![CDATA[用Fabry-Pérot标准具检测钠D线]]> 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矩阵电磁场求解器。该求解器工作在空间频域(k-域)。它包含
1. 一个特征模求解器为每个均匀层和
2. 一个s矩阵，用于在所有接口处匹配边界条件。
本征模求解器计算各层均匀介质k域的场解。S-矩阵算法通过递归方式匹配边界条件计算整个图层系统的响应。
这种方法以其无条件的数值稳定性而闻名，因为与传统的传递矩阵不同，它避免了计算步骤中的指数增长函数。

更多的信息：

总结-组件




两条光谱线的可视化


精细vs.涂层反射率



精细度vs.涂层反射率


内部谐振增强

整个传输值将在谐振波长的倍数处达到峰值。这些曲线的确切形状也取决于标准具表面的反射率。
请注意，在我们的示例中，使用的是真实的涂料。通过设计，具有更大反射率的涂层利用更多的图层堆叠，因此更厚，这有效地改变了标准具曲面的距离。这导致了谐振峰的轻微偏移。

注意: 传输值取自艾里图案的中心

VirtualLab Fusion技术


文件信息



]]> <![CDATA[平面和曲面标准具的建模]]> 摘要


光学标准具的基本结构是一个具有平行表面的透明板。这样的结构形成了一个谐振腔，其中透过率和反射率随标准具的厚度而变化。除了这个简单的配置，更复杂的标准具，如非平行表面和曲面，被设计和用于不同的应用。利用VirtualLab Fusion的非序列场追迹技术，分析了多种结构的标准具，研究了输出干涉条纹的差异，包括偏振效应。

建模任务


标准具


非序列建模的通道系统


a）平行平面 - 平面表面


b）倾斜平面 - 平面表面


c）柱面 - 平面表面


d）球面 - 平面表面


VirtualLab Fusion技术

文件信息

]]> <![CDATA[FRED 应用：光束足迹分析]]> 简介

当一个分析请求执行时，重要的是记住在FRED中的分析面只是在光线追迹结束后的后处理(过滤)光线。在光线追迹的过程中，它们不收集光线信息，无论光线的轨迹是否穿过分析网格。那么问题来了，“如何分析在光线追迹的过程中光线穿过光学空间的光场？”

一种选择是使用FRED探测器实体(Detector Entity)结构。探测器实体与分析面类似，不过它们可以放在任何光学空间，而且可以在光线追迹的过程中动态地收集光线信息(即光线穿过它们的收集网格)。目前，探测器实体对于相干或偏振光不起作用，只可以执行辐照度、照度和彩色图像的分析。

尽管FRED没有一个内置的“光束足迹分析”程序，但我们将在FRED中使用探测器实体结构来实现类似的功能。

设置计算

文章使用如下图像所示的光学系统。我们的目的是分析沿着如下所示的光路多个平面的处的光束足迹。



为了捕捉在光线追迹中光线透过每个我们感兴趣平面的足迹，我们将会使用FRED中的探测器实体结构。探测器实体是一种分析节点的类型，它可以在光线追迹中与光线相互作用，可以定义多种多样的形状。光线相互作用，与光线滤光(一个后追迹过程)截然相反，使探测器实体能够在任何光学空间任何时间动态地收集数据。探测器实体本身能收集三个不同时间的数据：在光线追迹中(即，使用在追迹中任何时刻与探测器实体相交的光线)，刚好在光线追迹后(即，“终止”在探测器实体上的光线)，或者根据请求(即，请求时“在”探测器实体上的光线)。在一个具有和探测器实体相同名字的分析结果节点中，对于每个探测器实体来说，光线面元的结果对用户来说是可获得的。记住，因为探测器实体在光线追迹中时是交叉的，您不应该放置一个探测器实体与结构中的其他表面重合。不遵守这个规则可能会导致不一致的结果，这归因于与交叉重合的对象相联系的歧义性。

与该文档对应的示例文件有5个平面探测器实体，位于系统中我们感兴趣的平面上。这些探测器实体位于对象树的分析面文件夹中，如下图所示。



让我们来看看对于“光源平面”探测器实体详细的控制。对于该探测器实体，平面X和Y尺寸范围明确的限制为+-3，网格沿着A和B轴(X和Y)的分辨率设置为201，沿着整个宽度。正在做的计算是辐照度，用于分析的数据正在“追迹中”被收集。尽管对于我们的例子来说这并不重要，探测器实体可以收集横跨表面任何一个方向的光线数据。最后，探测器实体不吸收光线。



尽管探测器实体结构不允许执行一个位置点图分析(这是您会经常在光束足迹分析中看到的)，我们可以通过将轴分辨率设置的很高，从辐照度分布中得到相同类型的数据。在本例中，对于我们的探测器实体，我们选择了201*201。此外，重要的是我们的探测器实体正在“追迹中”收集信息。毕竟，我们想知道当光线穿过我们感兴趣的平面的光束足迹。最后，对于所有探测器实体，除了最后一个，我们希望光线能够不带任何光学效应的穿透过平面。为了获得这个，我们设置了探测器实体，这样它就不会吸收光线。最后一个探测器实体，无论如何，应该吸收光线，因为在我们的系统中，它更像一个物理探测器在起作用。

同样要注意的是，探测器实体平面的位置将会与结构的另一片重合(例如我们透镜的顶点)，为了避免重合，我们需要将探测器实体相对于表面进行一些微小的偏移。

执行计算

随着探测器实体根据前面部分的描述配置完毕，在光线追迹中，光束足迹的计算会自动的执行。一旦光线追迹完成了，每个探测器实体将会生成一个分析结果节点(Analysis Results Node)，位于对象树的分析结果文件夹中。



如果您在模型中没有看到所有的ARNs，请检查系统“Number of ARNs to

retain (-1 = keep all)” 要保持的ARNs数目(-1=保持所有)”喜好设置。



通过在每个ARN节点上点击鼠标右键，您就可以选择“显示在图表”选项，以查看计算结果。从这里，图表窗口提供了用于显示统计数据和修改数据的选项，这和任何其他的标准FRED图表是一样的。


]]> <![CDATA[OCAD应用：双高斯照相物镜半部结构设计]]> 双高斯照相物镜属于中等视场及中等相对孔径的典型照相物镜，其结构形式如图1所示。

图1. 双高斯照相物镜结构形式
该类型镜头结构简单，成本低，容易满足使用要求。目前市场上也有大量镜头设计专利可供选用。由于具体设计需要满足不同设计指标，引来的专利数据不可能直接拿来就用，大部分都还需要光学设计者进行二次修改设计，利用光学软件进行进一步优化设计，以满足具体设计要求。然而，也不是任何一个设计者拿来专利都可以优化出来一个优质照相镜头的，还必须了解该形式镜头的设计思想，各结构参数对系统像质的贡献，熟练地掌握系统内涵才便于得心应手的处理镜头优化工作。OCAD给出双高斯照相物镜初始设计的思路及方法就是为使设计者了解该镜头的设计思路及各结构单元的功能，掌握设计及优化技巧。

由于双高斯照相物镜结构的对称性，原则上所有横向像差都能自动补偿，因此在设计思路上只着眼于纵向像差的平衡设计。为此在设计过程中首先从设计其半部系统入手，然后再经过镜像处理形成双高斯照相物镜的全系统。双高斯照相物镜的半部系统在其系统光栏后只包括一个双胶合透镜和一片单透镜组成，如图2。

图2. 双高斯照相物镜半部系统
初始结构设计实际上只是系统高斯光学设计阶段。在这一阶段里只考虑系统在满足初级像差的要求下求解系统初始结构，获取系统基础结构参数，为系统相差平衡，优化设计建立基础。

在初始设计阶段，把双胶合物镜当成一个厚透镜，单透镜当做一个薄透镜处理。双胶合的厚透镜通常还宣称一个等折射率无光焦透镜。由于双高斯物镜在初始设计阶段只考虑纵向像差的影响，具体地说，只考虑系统初级像差的SⅠ、SⅢ、SⅣ及CⅠ的影响。为此，其中单透镜主要负担平衡轴向球差SⅠ的作用，厚透镜两块玻璃的选择及光焦度分配影响系统色差CⅠ，透镜厚度及光字段置影响着系统场曲及象散的大小。由此设计思路，系统结构设计步骤如下。

在设计之前，先打开设计窗口如图3。填写设计要求，其中包括：系统焦距、系统孔径、视场角度以及应满足的初级像差系数值SⅠ、SⅢ、SⅣ及CⅠ等。然后按顺序选择单透镜的玻璃材料以及双胶合厚透镜的玻璃组合。选择厚透镜的玻璃组合时一般是按照等折射率的匹配原则选取。


图3. 双高斯照相物镜设计窗体

图4. 优选玻璃材料清单
选择单透镜玻璃材料可以在“单透镜玻璃”下拉式菜单内直接选取，也可以通过“优选玻璃”方式从玻璃清单里挑选，玻璃清单内列出了相应玻璃牌号的折射率等供参考，如图4。

选择胶合透镜玻璃组合，首先可以有“王冕在前” 和“火石在前”的选择，然后可以在“前组玻璃”和“后组玻璃”菜单内分别选择，还可以利用“玻璃搭配”菜单选择玻璃牌号、玻璃折射率、玻璃色散以及按等折射率搭配方式成组选择。


图5. 玻璃搭配选择
双高斯照相物镜的厚透镜一般多选择等折射率搭配，选定后接口显示等折射率玻璃搭配列表如图6。可以从中选择适当搭配。


图6. 等折射率玻璃搭配列表
玻璃选择完成接口会立即转入外形尺寸计算状态。
 
外形尺寸计算

图7. 等折射率玻璃搭配列表
在进行半部系统外形尺寸计算前，必须把半部系统规划成总焦距为1的系统。半部系统的外形尺寸计算主要是求解半部系统三片透镜的光焦度分配和轴向光线以及轴外光线在各个面上的投射高度等资料。

在外形尺寸计算过程中，由于厚透镜对消场曲及象散的作用，使得光线在厚透镜的前后表面高度产生差异，因此尽管厚透镜是个无光焦胶合透镜，但由于透镜厚度的影响，他会改变单透镜的光焦度的分配值。考虑到厚透镜选用的是两块等折射率玻璃材料，胶合面的曲率直接影响系统色差，胶合面的位置其实无关重要。为计算方便还可以把厚透镜分解为两个薄透镜，前面是一块光焦度为负值的薄透镜，后面是一块与单透镜靠近的正薄透镜。如图7所示。在图7的接口上利用“入瞳距离”及“透镜厚度”两个工具条可以随意调整半部系统入瞳距离及透镜厚度值。通过以上选择，程序自动计算出半部系统的外形尺寸数据如图8。


图8. 等折射率玻璃搭配列表
半部结构设计

有了以上对半部系统的外形尺寸计算，点击菜单中“半部结构”菜单程序会立即给出半部结构的结构参数及图形，同时还计算出对应该结构参数的系统初级像差系数列于左侧表格内，如图9。


图9. 半部系统结构参数及图形
]]> <![CDATA[衍射光学元件设计仿真与测量验证技术开放日 第一期]]> 衍射光学元件设计仿真与测量验证技术开放日
第一期


主办单位：讯技光电科技（上海）有限公司
中科霖仪（台州）科技有限公司上海分公司
协办单位：苏州黉论教育咨询有限公司
时    间：2026年6月24日（三）13：30-17：00
地    点：上海市闵行区元江路525号18栋楼2楼
费    用：500元/人/次（学生300元/人/次）(包含材料费、开票税金)
本次开放日专属福利：携带自研或加工的 DOE、光栅、微透镜阵列等微纳光学样品到场，我们提供免费现场检测，15分钟内出具标准化报告，更有双方工程师联合完成设计指标与实测数据的一对一解读，帮您分析结构参数对衍射性能的影响，优化设计方案。

开放日活动概述：
衍射光学元件（DOE）作为现代光子学核心技术，正重塑半导体光刻、激光加工、AR/VR、车载激光雷达等关键领域。其通过微纳结构精准调控光场的能力，是光学系统小型化、轻量化与性能突破的核心支撑。然而，DOE 复杂的光场设计、严苛的制造公差要求、以及与实际光源的匹配难题，叠加设计仿真与实物验证脱节、试错成本高、迭代周期长等问题，一直是行业核心痛点。
如何在研发阶段通过严格物理光学仿真，提前验证 DOE 的设计合理性、衍射性能与可制造性，大幅降低研发风险？VirtualLab Fusion 光之数字模型平台，以电磁场为通用交互语言，为 DOE 提供从概念到制造的端到端解决方案。不同于传统光线追迹工具，它可精准模拟衍射、干涉等核心物理效应，精确预测衍射效率、光场分布等关键性能，并在设计阶段定义可测量的微纳结构参数与公差标准。
当 DOE 设计落地为实物，又该如何高效完成其微米级周期结构、纳米级台阶高度、全域面形均匀性等核心参数的精密表征，验证设计性能达成率？本次活动联合中科霖仪，通过 TOPOS 系列非接触式全自动化扫描白光干涉仪，捕捉近原子尺度表面形貌细节，精准测量台阶高度、周期、线宽、面形 PV/RMS 等参数，实现 DOE 从仿真设计到实物测量的无缝闭环。

活动安排：
1. 衍射光学元件设计概述
l 衍射光学元件介绍（匀光器、分束器、扩散器）
l DOE元件设计算法-IFTA
2. VirtualLab Fusion光之数字模型平台简介
l 光学数字模型及对应的仿真算法
l 跨尺度元件仿真能力
3. 衍射光学元件设计实战
l 激光匀化衍射光学元件设计
l 分光/图案式衍射光学元件设计
4. 衍射光学元件设计结果的测量验证
l 白光干涉测量的核心验证能力
l 基于白光干涉仪的衍射光学元件设计-验证联动演示
5. 技术答疑与现场检测服务
                
有兴趣学习的朋友可+工作号微信18019382784]]> <![CDATA[光·学堂｜VirtualLab Fusion光波导系统建模与仿真|基于光栅的AR与HUD光学设计]]> 光·学堂｜VirtualLab Fusion光波导系统建模与仿真|基于光栅的AR与HUD光学设计
时间地点
主办单位：讯技光电科技（上海）有限公司（微信公众号：讯技光电INFOTEK）
苏州黉论教育咨询有限公司（微信公众号：honglun-seminary）
授课时间：2026年6月27日（六）-6月28日（日）AM 9:00-PM 16:00
课程时长：2天
授课地点：上海｜广州｜北京同期举办
课程讲师：讯技光电工程团队成员
课程费用：3600RMB/1人次(课程包含课程材料费、开票税金、午餐费)
课程简介：
增强现实和混合现实(AR&MR)作为全新的显示概念，作为5G时代的一个核心应用，具有巨大的市场需求和潜力。其中一种典型的结构是基干光栅光波导结构，这种结构主要用干AR眼镜和车载HUD等。
本次课程我们会基于VirtualLab Fusion光之数字模型平台内置的光波导核心设计与仿真功能，通过精准严格的物理光学电磁场作为系统通用语言，对光栅光波导中微纳结构的光栅进行设计分析，并完成光波导整体结构的布局设计，包括电磁光栅效应、偏振、相干性、衍射和干涉的无缝集成。有效实现光波导系统的跨尺度建模设计及辐照度、均匀度、PSF/MTF等评估结果的分析。助力掌握高效、精准的 AR 光学设计与仿真方法。

课程大纲：
1. VirtualLab Fusion光之数字模型平台
l 光学数字模型中心与光学数字模型介绍
l VirtualLab Fusion 光学数字模型的使用与系统建模基础操作

2. VirtualLab Fusion非序列场追迹功能
l 非序列通道概念及通道设置
l 折叠成像系统-Pancake模型仿真
l 表面和光栅区域的通道配置

3. 光栅建模、设计与分析
l 光栅结构的建模-表面浮雕光栅、体全息光栅、二维光栅
l 应用严格的矢量算法-傅里叶模态法进行闪耀光栅分析
l 倾斜光栅的鲁棒性优化与公差分析

4. 基于光栅光波导结构的AR 与HUD系统的建模
l AR 与HUD的基本概念：分类与特点
l 光在包含输入与输出耦合表面光栅波导中的传播
l 理想&真实结构光栅光波导的建模
l 不同光波导布局建模-HoloLens 1，HoloLens 2，WaveOptics，Digilens

5. 基于光栅光波导结构的布局设计
l K-域布局可视化分析
l 基于Hololens 1型衍射光波导的布局设计流程
l 用于AR/MR应用的光波导光栅足迹分析

6. 基于光波导结构的性能分析
l PSF/MTF分析-使用1D-1D出瞳扩展和真实光栅模拟光波导
l 均匀性误差的分析-用于光波导系统的均匀性探测器
l 光波导图像模拟

有兴趣学习的朋友可加工作号微信18019382784]]> <![CDATA[VirtualLab Fusion干涉检测技术｜干涉原理分析及光学系统建模]]> 时间地点
主办单位：讯技光电科技（上海）有限公司（微信公众号：讯技光电INFOTEK）
苏州黉论教育咨询有限公司（微信公众号：honglun-seminary）
课程时长：上海场2026/6/23（二）-6/24（三）
深圳场2026/10/15（四）-10/16（五）
地点：上海 | 深圳
课程讲师：讯技光电工程团队成员
课程费用：3000RMB/1人次(包含课程材料费、开票税金、午餐费)
课程简介：
纵观历史，光学为进行极其精确的测量提供了必要的手段，这是激发科学技术潜力的重要一环。对计量系统的分析不可避免地需要考虑物理光学效应(相干、偏振、干涉、行射等)，以产生现实、充分的结果。VirtualLab Fusion为这种分析提供了必要的工具，利用快速物理光学理论来促进快速仿真。
干涉系统被广泛地应用于光学测量和光学检测等领域。对这类系统工作原理的讨论必须要结合物理光学的知识，如光的电磁场表示、光的波动性、光场的叠加等。显微系统也是组成光学测量的一个重要组成部分，课程内容中也涵盖了高NA系统，微观与宏观相结合的完整系统仿真如晶圆检测系统，摩尔纹系统等。该课程无需软件基础。
  
课程大纲：
1. VirtualLab Fusion软件介绍
Ø 光之数字模型平台原理介绍
Ø 电磁场的表达形式
Ø VirtualLab Fusion用户界面的基础操作
2. 基础知识简介
Ø 干涉发生的条件
Ø 杨氏双缝干涉实验特性
Ø 激光迈克尔逊干涉--非序列追迹和参数扫描功能介绍
3.  干涉测量系统建模
Ø 利用FP腔研究钠原子D线光谱
Ø 光学相干层析扫描系统
Ø Inces - Gaussian光束产生涡旋阵列激光光束的观测
Ø 利用剪切干涉法的准直测量
Ø 基于菲索干涉仪的面型检测
Ø Mirau干涉仪
Ø 基于零位检测的CGH设计
4. 微观与宏观结合的完整系统仿真
Ø 结构光照明的显微镜系统
Ø 用于微结构晶圆检测的光学系统
Ø 摩尔纹的仿真
  
有兴趣学习的朋友可加工作号微信18019382784]]> <![CDATA[VirtualLab Fusion 光场调控仿真｜整形设计与空间传播仿真]]> 时间地点
主办单位：讯技光电科技（上海）有限公司（微信公众号：讯技光电INFOTEK）
苏州黉论教育咨询有限公司（微信公众号：honglun-seminary）
课程时间：上海场 2026/6/25（四）-6/26（五）
深圳场 2026/10/17（六）-10/18（日）
课程地点：上海 | 深圳
课程讲师：讯技光电工程团队成员
课程费用：3600RMB/1人次(包含课程材料费、开票税金、午餐费)
课程简介：

本课程主要介绍如何使用几何光学整形方法和物理光学整形方法（IFTA）来进行光束整形器的设计和优化，其中包含整形原理的介绍、评价函数的定义及应用以及后续的结构设计和公差分析等。空间光调制器已广泛应用于现代光学的诸多领域，它是一种可编程的光学元件，往往起到了连接虚拟数字仿真与真实光学系统的接口作用。此课程将介绍如何设计合适的调制函数并结合空间光调制器以实现特定光学功能，尤其是利用 VirtualLab Fusion 对包含空间光调制器的整个光学系统进行仿真分析与优化的案例，比如高阶拉盖尔高斯光束、贝塞尔和艾里光束的生成，光学轨道角动量的调控等等。该课程无需软件基础。

课程大纲：
1. VirtualLab Fusion软件介绍
Ø 光之数字模型平台原理介绍
Ø VirtualLab Fusion用户界面的基础操作
2. 光束整形器设计和优化
Ø 几何光学与物理光学（IFTA）光束整形原理
Ø 光束整形器设计
Ø 衍射分束器件的设计和加工公差分析
Ø
Ø Vcsel激光整形
3. 空间光束的生成与传播
Ø 矢量光束的生成方法
Ø 角向偏振光与径向偏振光
Ø 空间光调制器像素的衍射模拟
Ø 高阶拉盖尔高斯光束生成与仿真
Ø 长焦深贝塞尔光束优化与特性分析
Ø 艾里光束生成与研究
Ø 光学轨道角动量（OAM）光束的调控
4. 自适应光学系统
Ø Shack-Hartmann、金字塔波前探测器仿真
Ø 泽尼克波前仿真
Ø 大气湍流及光纤耦合仿真

有兴趣学习的朋友请加工作号微信18019382784]]> <![CDATA[非序列建模标准具和FABRY-PéROT谐振器]]> 光学标准具用于各种应用，例如在光谱学和激光谐振器领域。标准具的基本结构仅仅包括一对平面平行的透明板，并可以形成一个众所周知的Fabry-Pérot谐振器，它通常用于光谱和/或角度选择。

VirtualLab Fusion的非序列场追迹技术能够精确建模完全不同类型的标准具，无论是结合高反射膜层的平面或曲面。此外，物理-光学建模方法自动包含矢量效应，因此允许研究偏振效应对干涉图样的影响。

作为一个典型的应用，我们演示了用一个标准具作为关键元件的光路来检测钠D线。
 
用标准具研究钠D线


在VirtualLab Fusion中，建立了一套采用间隔硅标准具的光学测量系统来测量钠D线。进一步研究了实际膜层反射率的影响。

平面或曲面的标准具建模

研究了具有平面和曲面的光学标准具。利用非序列场追迹技术，对相关干涉图样进行了建模，并考虑了矢量效应。
]]> <![CDATA[FRED应用：离轴抛物面反射镜创建]]> 说明

对于简单导入文档来说，FRED当前目录库中不包含离轴抛物面反射镜。本文描述了一个实用工具接受由埃德蒙光学目录库提供的参数，自动创建相对应的OAP作为一个封闭的几何结构。在创建过程中，脚本工具使用自定义元件的平移以便原点定位于反镜镜面中心。此外，反射镜面有合适的涂层和光线追迹控制设置。

执行

Basic脚本编写生成的用户抛物面、边缘柱面、后表面参数输入对话框。设置使用的参数化来匹配由埃德蒙光学目录库提供的参数。如以下目录所示，考虑选取15°离轴反射镜，输入相应的值到脚本生成对话框中。



默认情况下，脚本使反射镜面的中心位于原点位置。这个定位可能是也可能不是理想的位置，自定义元素节点应该按照要求可以平移。在本文附带的*frd文件中OAP“EO 83-973”发生了平移，因此反射镜面匹配相应的基准抛物线部分。在这个配置中，离轴抛物面的焦点位置与基准抛物面的焦点位置相同。

运行脚本

嵌入式脚本可以通过鼠标右击名为“createOAP”的脚本并且从列表菜单中选择“Run an embedded script”。

操作实例

1. 我们首先打开Edmund光学搜索库存号：83973，我们看以看到相应的数据。



并确定每个每个规格的的含义：







2. 在FRED树形文件中运行脚本’createOAP”，输入步骤一红色方框所示的数值，点击OK“行”，脚本代码请见本文的备注。





3. 点击如图所示红色圆圈进行可视化视图，



4. 平移操作



将集合元件沿着y轴平移203.2mm.

5. 创建探测面
Create/Element primitive/plane





6. 创建分析面
Create/Element primitive/plane



7. 创建相干、平行光源。



8. 光线追迹


]]> <![CDATA[光纤光源聚焦模式的像差效应]]> 摘要



光纤是光学系统中广泛使用的光源。因此，研究光学系统的像差对光纤模式传播的影响是有意义的。在本用例中，我们使用VirtualLab Fusion中的快速物理光学引擎来演示由阶跃或梯度折射率光纤产生的一组模式的形状，以及由它们的组合产生的光场，如何受到有像差的光学系统的影响。

阶跃折射率光纤建模任务



线偏振模式计算器



光纤模式的光源



衍射图样



从单模光源切换到多模光源



从单模光源切换到多模光源



梯度折射率光纤建模任务



光源模式和衍射图样



VirtualLab Fusion技术


  
文件信息



]]> <![CDATA[OCAD应用：光楔初始设计]]> 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 透镜初始设计窗体

光楔的绘制

光楔也就是光学系统中常用的折射棱镜，可以用以进行光线折转实现系统扫描或变形处理。在光楔元件中又又单光楔和胶合光楔两种，单光楔结构简单，胶合光楔可以做消色差处理，各有用途。

图2.系统内绘制光楔元素

]]> <![CDATA[线性偏振光纤模式]]>
相关的 LP 模式源可以与多光源结合使用，以将有限数量的这类模式一起配置为光学系统中的光源，这用来模拟离开给定光纤的场。 这可以模拟离开光纤的场将如何通过复杂光学系统的其余部分进行传播，和如何转换。

为了展示这些功能，我们选择了一个更详细地涵盖 LP 光纤模式计算器的用例，以及另一个示例，该示例演示了某种像差组合如何使从我们的光纤源发出的模式的形状发生改变。

LP 光纤模式计算器


光纤模式计算器可用于计算可在单芯阶跃折射率光纤或无限抛物线型渐变折射率光纤中传播的线性偏振 (LP) 模式。

来自光纤光源的聚焦模式的像差效应


在这个用例中，我们演示了由阶跃或渐变折射率光纤产生的一组模式的形状，以及它们组合产生的总场，如何受到具有像差的光学系统的影响。]]> <![CDATA[马耳他十字现象]]>

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成的干涉图样。这种现象可以对在自然界中发现的双折射样本进行简单的识别，如浮游生物、淀粉粒子和脂肪分子。当局部y偏振光的扩展光束通过两个正交取向的线偏振片时，马耳他十字也可以形成。图1显示了由FRED构建的这样一个系统，用来模拟正交线偏振片的辐照度。

图1 马耳他十字。左边：系统横截面。右边：探测器上的辐照度图样。
]]> <![CDATA[光纤耦合装置的容差分析]]> 摘要



光纤可以没有损耗地长距离传输光的能力，是使它们成为如此受欢迎元件的特点之一。然而，光纤的耦合效率通常对系统对准极为敏感，尤其是对于纤芯直径相对较小的单模光纤。这个例子选择了一个设计良好的光纤耦合透镜，并根据不同的容差因素来评估耦合效率，例如光纤末端位置的偏移和耦合透镜的倾斜。

建模任务




导入透镜文件



光纤耦合效率探测器



参数运行



总结 – 元件…



耦合效率与光纤末端位置偏移



耦合效率与耦合透镜倾斜



VirtualLab Fusion技术


  
文件信息


]]> <![CDATA[OCAD应用：反射棱镜的初始结构设计]]>
图1.透镜初始设计窗体

在图1中窗体内中部会自动产生一个以折射率从1.47～1.92连续的玻璃材料的对应P值分布曲线图，具体数据可以提供点击工具条内“图文”查看，大致了解单透镜的P值与折射率n之间的对应关系。

反射棱镜也是组成光学系统的一个常用元素。在透镜单元设计中选择“反射棱镜”，由于有些了解的参数与玻璃材料有关，必须先选择玻璃材料，接着界面内出现一个反射棱镜框供选择棱镜代号。选择棱镜代号后会自动计算出棱镜光轴展开长度（中心厚度）在参数表内显示。棱镜设计完毕。

图2.反射棱镜设计窗体

图3.反射棱镜的初始结构设计
反射棱镜也是个结构比较简单的光学元素，只要反射棱镜的标准代号以及其通光孔径确定，该反射棱镜就有了明确的结构尺寸，不需更多处理。同样，只有在窗体数据表格中使用“选择”栏确定，程序会自动完成系统结构的设计工作，完成后自动“保存”。最后结果如图5所示。





图4.反射棱镜结构单元初始设计界面
]]> <![CDATA[参数运行扫描模式]]> 摘要



VirtualLab Fusion 参数运行的扫描模式允许用户执行参数扫描，其中几个系统参数同时变化。 该用例通过公差分析示例演示了此功能，该示例与光纤耦合设置的效率有关，其中光纤在轴向和横向上略微未对准。 参数运行文档还提供了用于说明性显示相应结果的特定选项。

参数变化的配置：参数选择



参数变化的配置：步骤定义



结果显示选择#1 – 2D 类型



输出格式比较



结果显示选择#2 – 1D 类型



结果：一维多图显示



文件信息


]]> <![CDATA[JCMsuite应用：平面波入射非周期结构中的近场分布]]> 本教程示例遵循P. Lalanne等人[1]研究的基准问题设置[2]。同时演示了相同设置下的FEM性能。基准问题包括计算由平面波入射的孤立(即非周期)模式中的近场。该几何结构由基板上银膜中的孤立亚波长狭缝和银膜中相邻的平行凹槽组成。平面波垂直入射该装置，并具有平面内电场极化(分别为面外磁场极化)。通过狭缝传输到位于狭缝下方特定距离的探测器区域的光的能量通量被检测，并归一化为通过狭缝的能量通量，在不存在凹槽的第二次模拟中计算。由于几何、光源和材料的特性，等离子体效应导致了归一化透射对物理参数的非常关键的依赖。这使得标准化传输的准确计算成为具有挑战性的基准问题。

狭缝槽设置（左）和用于归一化的狭缝设置（右）的三角形网格；灰色：银膜，蓝色：基板，红色：检测器区域，绿色：空气；请注意金属角处网格的预细化。

计算后场强度，有有限元网格部分（右）和没有限元网格部分（左）（顶行：  图 ，底行：   图 ，伪色标）。
data_analysis文件夹还包含一个脚本，用于执行有槽和没有槽的模拟(根据基准问题，用于对能量流进行规范化)。该脚本还允许更改数值和物理项目参数，例如，检查准确性。下面显示了一些示例字段分布。

[1]P. Lalanne, et al., Numerical analysis of a slit-groove diffraction problem, JEOS - Rapid 2, 07022 (2007).
[2]S. Burger, et al., Finite-element based electromagnetic field simulations: Benchmark results for isolated structures, Proc. SPIE 8880, 88801Z (2013), http://arxiv.org/pdf/1310.2732
]]> <![CDATA[光纤耦合系统的公差分析]]> 摘要

在我们的上一期技术简讯中，我们将焦点放在光纤耦合设置的参数优化上，采用快速物理光学建模和设计软件 VirtualLab Fusion 为您提供的用户友好型工具，以实现光纤耦合的最大效率，。然而，实践中良好的光学设计的特征不仅在于可以最大化特定评价函数的参数的最佳组合。另一个关键方面是它的稳健性：由于设计过程中假设的条件在现实环境中无法完美满足，因此合乎逻辑的下一步是分析系统几何形状的微小偏差如何影响整体结果。

为此，VirtualLab Fusion 中的参数运行允许用户执行参数扫描。作为一个例子，我们分析了设计良好的光纤耦合透镜在不同公差因素下的耦合效率，例如光纤末端位置的横向偏移和耦合透镜的倾斜。此外，下面提供了对参数运行的扫描模式的深入研究，其中研究了参数空间的二维区域（具有结果可视化的其他可能性）。

光纤耦合装置的公差分析

在光纤耦合光学装置中，耦合效率是根据光纤末端位置偏移和透镜倾斜等公差因素进行分析的。

参数运行扫描模式


Parameter Run 文档的扫描模式会生成一系列指定参数变化的所有组合的模拟，并提供适合的输出选项
]]> <![CDATA[OCAD应用：单透镜与双胶合透镜结构组合设计]]> 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.透镜初始设计窗体
在图1中选择单透镜后在窗体内中部会自动产生一个以折射率从1.47～1.92连续的玻璃材料的对应P值分布曲线图，具体数据可以提供点击工具条内“图文”查看，大致了解单透镜的P值与折射率n之间的对应关系。

有些系统因外形尺寸或像差分配要求的原因，一个单独的单透镜或双胶合透镜无法满足要求，必须进一步对结构要做复杂化处理，必须使用多透镜组合。在这种情况下由一个单透镜和一个双胶合透镜的组合往往是首选对象。在需要选择单透镜与双胶合组成的三透镜的结构形式时，其窗体如图2所示。在窗体内应首先选择组合中单透镜和双胶合透镜的焦距分配比例，然后再选择单透镜的玻璃材料，最后根据单透镜的像差贡献计算双胶合透镜相应的组合方案，从中选择合适的双胶合透镜玻璃配对，便可自动设计出基本满足设计要求的初步结构数据如图3所示及图4所示。


图2.单透镜-双胶合透镜组合设计窗体
图3.选择单透镜玻璃后的设计窗体
图4.单透镜-双胶合透镜组合结构数据
在选择单透镜玻璃之后，可以选择玻璃组合，王冕在前或者火石在前。如需双胶合透镜能够在前，也要先选择单透镜玻璃材料，再根据单透镜的像差贡献选择双胶合透镜。选择方法与前面相同。最后结果如图5所示。
 
图5.双胶合-单透镜透镜组合结构数据
]]> <![CDATA[将光耦合进入单模光纤的最佳工作距离]]> 摘要



光纤是现代光学系统中最通用的部件之一。它们最重要的特点之一是它们能够在远距离（甚至几公里）内以极低的损耗传输光能。另一方面，以一种能够达到尽可能高的效率的方式将光耦合到光纤中通常是一项非常精细的需求：例如，良好的匹配是至关重要的。在这个例子中，我们选择了一个商用的镜头，并展示了如何找到最佳的工作距离，以实现最大的耦合效率。我们尤其证明了通过场追踪发现的最佳工作距离不同于由几何光学预测的透镜的焦距。

建模任务



·将光纤端放在透镜后面的几何光学焦平面上是最佳的解决方案吗？
·如何找到最佳的工作距离，以达到最大的耦合效率？

系统构建模块-导入的镜头文件



镜头系统，例如本应用中的耦合镜头，可以由用户从头开始设计，也可以从制造商提供的参数中导入。

系统构建模块-光纤效率探测器



单模光纤耦合效率检测器将效率计算为输入场和光纤的（单）特征模的归一化重叠积分。请注意，顾名思义，这种检测器只适用于单模光纤。

总结——元器件





几何光学焦距下的场追迹分析



首先利用VirtualLabFusion中的场追迹找到球形透镜的焦距。
VirtualLabFusion中的场追迹提供了对系统中任何期望平面上的完整场信息的访问。



在最佳工作距离下的分析



耦合效率最高的焦点的形状与光纤模式相似。

VirtualLab Fusion技术
  


文档信息


]]> <![CDATA[光纤耦合透镜的参数优化]]> 摘要                                                

光纤是现代光学中最通用的组件之一。它们最具价值的特性之一是能够以极低的损耗在极远的距离(甚至几公里)传输光能。另一方面，以尽可能高效率地将光耦合到光纤中往往是一项非常微妙的工作:在其他方面，光纤耦合透镜必须精心设计，以确保焦点与光纤的传播模式尽可能紧密地匹配。通过快速物理光学模拟VirtualLab Fusion中的参数优化，我们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



系统构建板块-导入透镜文件



系统构建块-光纤效率探测器



优化



Introduction to the Parametric Optimization Document

总结-组件...                                                


                                                    
初始透镜评估

                            

参数优化  

                                            

优化透镜的评估

                    

VirtualLab Fusion技术

                    

文件信息                                          


]]> <![CDATA[OptiSystem应用：100 Gbps DP QPSK]]>

应用        
            
•骨干网聚合取代N * 10 G LAG。                    
•数据中心网络聚合和企业计算。
•在100 G以太网中的传输和以太网融合。

概述
偏振复用和正交相移键控（PM-QPSK或DP-QPSK）的组合正在成为达到100 Gbps或更高比特率的最有前景的解决方案之一。在接收器端，数字信号处理（DSP）的使用导致相对于传统实现的显著部署改进。本案例介绍了100 Gbps DP-QPSK传输系统的实际设计，该系统使用数字信号处理的相干检测进行失真补偿。

100 Gbps DP-QPSK布局



优点
• 通过全面的设计环境显著降低产品开发成本并提高生产力，从而帮助规划，测试和模拟现代光网络传输层中的光链路。
• 用户能够分析电子均衡的不同算法，（例如Gram-Schmidt正交化程序（GSOP），椭圆校正方法（EC），横向数字滤波器）
• 与流行的设计工具接口。



• 新的BER测试装置可以模拟数百万比特直接误差计数。
• FEC
• 多参数扫描使系统设计人员能够研究与感兴趣的参数相关的权衡，并为部署选择最佳设计。
• 探索100G的不同调制格式：DQPSK，相干DP-QPSK，相干OFDM和相干M-QAM。

模拟说明
100 Gbps DP-QPSK系统可分为五个主要部分：DP-QPSK发送器，传输链路，相干接收器，数字信号处理和检测和解码（后面是直接误差计数）。信号由光学DP-QPSK发射器产生，然后通过光纤环路传播，在光纤中会发生色散和偏振效应。然后它通过相干接收器进入DSP进行失真补偿。使用简单的横向数字滤波器补偿光纤色散，并且通过恒模算法（CMA）实现自适应偏振解复用。然后使用改进的Viterbi-Viterbi相位估计算法（在两个极化上共同工作）来补偿发射器和本地振荡器（LO）之间的相位和频率失配。数字信号处理完成后，信号被发送到检测器和解码器，然后发送到BER测试装置进行直接误差计数。
下面是发射机后100 Gbps DP-QPSK信号的光谱图像，以及相干DP-QPSK接收机后获得的RF频谱。



DSP模块的内部结构如下所示：



DSP之前和之后的电子星座图（极化X）如下：


  
用于数字信号处理的算法通过Matlab组件实现。通过将Matlab组件设置为调试模式，每个步骤（CD补偿，偏振解复用和载波相位估计）后生成的电子星座图如下所示：




]]> <![CDATA[光纤耦合优化]]>
快速物理光学建模和设计软件VirtualLab Fusion可以对耦合透镜等核心部件进行仿真和优化，从而设计耦合系统，分析耦合系统的性能和稳健性。作为对这个主题的介绍，在本周的简报中，我们展示了两个例子，其中工作距离和耦合透镜是使用VirtualLab Fusion的参数运行和参数优化工具来优化的，以提高单模光纤的耦合效率几乎到100%。
光耦合到单模光纤的最佳工作距离


在本例中，我们选择了一个商用透镜，并展示了如何找到最佳工作距离，以使用快速物理光学模拟技术在单模光纤中获得最大的光纤耦合效率
光纤耦合透镜的参数优化


利用VirtualLab Fusion软件中的参数优化方法，设计了一种锥面光纤耦合透镜，实现了对单模光纤的高效耦合。]]> <![CDATA[双胶合透镜初始设计]]> =640) window.open('http://www.infotek.com.cn/uploads/allimg/221013/1-221013193000326.png');" style="max-width:640px;" onload="if(is_ie6&&this.offsetWidth>640)this.width=640;" >、C的分配值，最后根据对各个零部件的 、C要求值进行设计计算该零部件的光学参数（表面半径R、表面间隔D以及其玻璃材料）。这一整套过程就是光学系统的“初始结构设计”。有了系统的初始结构参数才能开始根据对系统的成像质量要求进行系统结构优化计算，最后获得一个满足使用要求的系统结果。

图1.单透镜初始数据

在对系统零部件根据 、C求解初始结构参数时，首先还要根据其 、C的负担选取零部件结构形式，比如是单透镜，还是胶合透镜，还是多片复合透镜。总之，最后都落实到单透镜或双胶合透镜上，对于消色差系统，特别多的还是双胶合透镜上。因此，双胶合透镜的设计计算在光学系统初始结构设计过程中十分重要。
双胶合透镜是由两片不同光学材料的胶合在一起的光学透镜结构形式。两片玻璃通常一片是王冕玻璃，另一片是火石玻璃。往往要根据不同光学要求决定使用王冕在前还是火石在前，然后根据这一原则选择具体玻璃牌号的配对。最后根据配对的两片玻璃的光学参数计算该玻璃组合的 、C，反复选择适合的玻璃组合，求取其 、C，看是否满足系统对其 、C值的要求。这就是经典的、 求解法。该方法至今适用。

在本OCAD光学系统自动设计软件中在选择“单透镜及胶合透镜结构设计”菜单时，出现设计窗口如图2。

图2.双胶合透镜初始设计窗体

在图1中要求填写透镜的焦距、孔径、系统对该透镜的 、C要求值，再选择使用玻璃材料的玻璃库名以及根据系统结构具体情况决定玻璃组合形式是王冕在前还是火石在前。然后是选择具体玻璃配对。在选择玻璃配对时有三种方式。

a. 直接选择前后组玻璃材料

如直接选择前组或后组或前组和后组都直接选择，只要分别在“前组玻璃”和“后组玻璃”下拉式菜单内选择“按玻璃牌号”即可直接选择玻璃材料如图2。玻璃材料选定后窗体上会出现有该对玻璃组合的满足设计要求的初始结构参数及对应PW实际计算结果列于表内，同时还显示透镜弯曲的PW值变化曲线图如图4所示。
图3.双胶合透镜玻璃选择窗体

图4.双胶合透镜初始结构设计图

对于这一结果如不满意还可以通过滚动条移动调整透镜色差和初级像差值。

b. 直接选择前组或后组玻璃材料，另一块材料根据玻璃库内的玻璃材料参数优化选取

在选取玻璃材料配对时还可以只选择前（后）组的一片材料，另一片由程序在该玻璃库内所有材料依次配对幷给出相应PW值变化曲线图供选择，如图5。

图5.双胶合透镜玻璃配对曲线图

使用曲线图上方滚动条选择合适的P值即可获得和所选值接近的数组玻璃配对供选择，如图6。选择后窗体上会出现有该对玻璃组合的满足设计要求的初始结构参数及对应PW实际计算结果列于表内。
图6.双胶合透镜玻璃配对组选择

c. 前后组玻璃材料均根据玻璃库内的玻璃材料参数优化选取

如对前后组玻璃材料均选择“按玻璃参数”，程序会自动按指定的“王冕在前”或“火石在前”把所有玻璃自动配对计算出各玻璃配对P值曲线图。在图中移动曲线图上方滚动条根据需要的P值点击选择即可显示一组相应的玻璃配对如图5，此时再在表内选择一组具体配对，即可完成玻璃配对选择。
玻璃配对完成后，就可根据系统对透镜的要求自动计算出透镜的 、C值以及透镜结构参数，幷列于表中，同时还显示出透镜的结构示意图，如图3。

双胶合透镜初始结构参数计算后，还可以根据透镜的 、C实际值和目标值对比，还可以利用图面上的调节杆对透镜进行“弯曲”调整。如果还不能满足设计要求，还可以使用“上一步”健返回到如图2接口重新选择玻璃配对，以求得到满意结果。]]> <![CDATA[FRED应用：激光二极管的模拟]]>

简介

当提及模拟激光二极管时，FRED软件具有极大的灵活性。在这篇应用笔记中，将会描述简单到详细的激光光源模型。最基本的模型是高斯TEM0,0模。更高级的模型包括在束腰上偏移和发散中的像散光束。激光也可以使用其M2因子表示。最后，可以创建一个任意混合模的激光。该模式可以选择任意TEM模的高斯分布（Hermite, Laguerre, Laguerre Cosine, 及 Laguerre Sine）

例1.高斯00模
“激光光束（高斯00模）”光源由一个准直的光线网格组成，通过切趾，可以具备在束腰处的高斯00辐照度分布。该光源具有非常低的发散角度。注意到如果选择的网格尺寸小于光束尺寸，光束将会被截断和并会遇到衍射现象，就好像被一个圆孔挡住一样。

图1.简易激光光束（高斯00模）规格


例2.像散高斯光束
“像散高斯光束”光源提供了一个更加实际的模型。大多数半导体激光遭受像散：束腰的x和y分量沿轴位移。在折射率型波导中的激光器，位移一般是2-8µm。在增益型波导中的激光器中，位移一般约为40µm。通过指定x和y的发散角和焦点的距离，可以模拟像散。该光源类型也允许光线在离束腰某些距离处产生，以获得更大的精度。

图2.简易像散高斯光束规格

图3 发散的像散激光光源的光线追迹示意图，沿着：x-z轴（左），y-z轴（中）和透视图（右）。发散角在x方向是5°，在y方向是15°。焦点分开了0.5个单位。


例3.激光二极管光束

激光二极管光束是一种更新和更准确的像散型发散激光源模型。激光用x和y方向发散角和焦点的位置指定。此外，发散角的准确含义可以根据不同的半宽和全宽来说明。这种激光模型也对相干光传输更精确的模拟进行了Gabor合成。

图4.简易激光半导体光束规格


例4.M平方激光束
“M平方激光束”光源类型基于其M2因子模拟一个激光，，也被称为光束质量或光束传播因子。M2最小的可能值是1，这会指定一个高斯TEM00光束。M2的更大值表明在光束中高阶模的混合。为了确定在FRED中创建的M2光束的模式组成，在树上右键点击源“detail report”，然后选择Detailed Analysis。
图5.左：简易的M平方激光光束规格。右：指定的M2激光光源中的模式分布。


混合模，高阶模
当一个激光不具备足够的空间滤波时（限制孔径大于最低阶模式半径），多模光束就会产生。因此，多重模式在激光谐振腔中产生。为了模拟一个具有特定模式分布的激光，多个光源可以分配给每个TEM模式。这需要Detailed Optical Source类型来创建这一模式，首先通过选择光源位置的一个六边形或网格平面来建立，然后设置高斯切趾。切趾允许的规格有：x和y的半宽、横向偏移、模式数目（m, n）和模式类型（Hermite, Laguerre, Laguerre Cosine, Laguerre Sine）。几个TEM模式的辐照度分布如图6所示。混合模的例子如图7所示。
图6.在FRED中模拟的不同高斯TEM模的辐照度分布
图7.由TEM0,0, TEM2,1和 TEM2,3模组成的混合模的辐照度分布，功率分配为[1:0.5:0.25]。TEM2,1和TEM2,3模也有轻微的轴向偏移。
]]> <![CDATA[分层介质组件]]> 摘要                                          

分层介质组件旨在对一系列平面图层进行严格而快速的分析，其中每个平面图层后面都是均质(各向同性或各向异性)介质。这种配置在例如涂层应用中特别令人感兴趣。在这个用例中，我们展示了如何在VirtualLab Fusion中定义这样的结构，并深入探讨了它的特性。



在哪里可以找到组件？

分层介质组件可以在Components > Single Surface & Coating下找到。



结构的配置



由涂层定义

                                          

涂层输入

                            

图层序列的方向

                                      

中后图层结构

                    

图层矩阵求解器                                

分层介质组件使用图层矩阵电磁场解算器。该解算器在空间频率域(k-domain)中工作。它包括
1. 每个均匀图层的本征模解算器和
2. 匹配所有界面边界条件的S-矩阵。
本征模解算器计算各图层中均匀介质在k域中的场解。S-矩阵算法通过递归方式匹配边界条件来计算整个图层系统的响应。这是一种众所周知的无条件数值稳定性方法，因为与传统的传递矩阵不同，它避免了计算步骤中的指数增长函数。



文件信息                                          



进一步阅读
- Effects of Mirror Coating on Pulse Characteristics
- Absorption in a CIGS Solar Cell]]> <![CDATA[CIGS太阳能电池中的吸收]]> 摘要



太阳能电池是可再生能源领域的一种基础技术。为了优化效率，大多数常见的设计使用薄膜结构和具有高吸收系数的介质——因为正是这种吸收的光能最终会转化为电流。基于铜铟硒化镓(CIGS)的太阳能电池，与基于其他材料的电池相比，它们可以变得更薄而不损失吸收效率，因此已经很普遍地使用了。

建模任务

300nm~1100nm的平面波均匀光谱

系统来源：J. Goffard et al., "Light Trapping in Ultrathin CIGS Solar Cells with Nanostructured Back Mirrors," in IEEE Journal of Photovoltaics, vol. 7, no. 5, pp. 1433-1441, Sept. 2017, doi: 10.1109/JPHOTOV.2017.2726566

探测器

功率（吸收功率将通过两个探测器的功率读数之差计算）

太阳能电池


*我们假设太阳能电池是由一层带有防反射涂层的熔融石英保护的。

系统构建模块-分层的介质组件


对于涂有涂层的反射镜，我们使用分层介质组件，因为它为x和y方向不变的膜层堆栈提供了一个快速和严格的解决方案。

系统构建模块-膜层矩阵求解器
分层介质组件采用膜层矩阵电磁场求解器。该求解器在空间频域（k域）中工作。它包括：
每个均质层的特征值求解器。
一个用于所有界面上的匹配边界条件的s矩阵。

特征值求解器计算每层均匀介质在k域内的电场解。s-矩阵算法通过递归匹配边界条件来计算整个膜层系统的响应。这是一种以其无条件数值稳定性而闻名的方法，因为与传统的传递矩阵不同，它避免了计算步骤中的指数增长函数。


更多信息：
层矩阵（S矩阵）

系统构建模块-已采样的介质


VirtualLabFusion提供一个不同材料的综合目录，可以用于膜层。也可以从测量数据中导入材料数据。

系统构建模块-探测  


总结——组件



对不同厚度的CIGS层的吸收情况

  
参考文献：J. Goffard et al., "Light Trapping in Ultrathin CIGS Solar Cells with Nanostructured
Back Mirrors," in IEEE Journal of Photovoltaics, vol. 7, no. 5, pp. 1433-1441, Sept. 2017, doi: 10.1109/JPHOTOV.2017.2726566.

CIGS层厚度变化量：100/150/200nm
吸收材料的厚度是影响电池整体效率的最重要因素之一。


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