2016年LightTrans課程和研討會安排

要求：無需VirtualLab相關知識

摘要：

此課程將會就VirtualLab Fusion中3種基本模擬引擎：經典場追跡引擎、幾何場追跡+引擎和光線追跡引擎為大家做一個簡單的介紹。此后將會介紹VirtualLab Fusion的用戶界面，并將詳細討論軟件中不同類型的文檔。參加培訓的學員將逐步學習VirtualLab Fusion中的元件、光源和探測器以此來熟悉激光系統的組成部分。并通過對包含有透鏡、錐透鏡和反射鏡的各種激光系統的實戰，以此來熟悉如何使用VirtualLab Fusion來完成光學系統的設置和模擬。課程的最后將會介紹參數優化文檔并將其用于激光系統的優化。
 

左上圖為使用光線追跡分析一個高數值孔徑透鏡系統。右上圖為一個干涉圖樣——如何在VirtualLab中表示光是課程的第一個主題。下圖為一個帶有圓形孔徑的施密特望遠鏡場追跡的仿真結果。
 

軟件課程主題，第1天：

 介紹場追跡的概念以及光學系統中應用統一化光學建模模擬光，具體如下：在VirtualLab中用電磁場來表征光以及進行數值數據存儲，光線分布的可視化，應用場追跡概念模擬光在自由空間的傳播，并使用不同的物理模型來模擬各種不同的元件，使用探測器來評估光場分布以及物理和數值建模誤差。

 介紹VirtualLab文檔，具體如下：光路圖，參數運行文檔，參數優化文檔，會話編輯，VirtualLab瀏覽器以及屬性瀏覽器。

軟件課程主題，第2天：

 旁軸和非旁軸透鏡系統的仿真，具體如下：像差分析，從Zemax導入透鏡數據，模擬透鏡系統中矢量傳播效應，研究聚焦區域，模擬點擴散函數和光學傳遞函數，成像系統和空間頻率濾波器的建模，激光束在光學系統中的傳播，激光束參數的分析，孔徑衍射效應的分析。

 偏振光，具體如下：定義有任意一致偏振態的相干激光束，針對光束直徑，生成不同偏振態的激光光束，光束直徑偏振態的可視化，偏光器和相位延遲板的仿真。

 計算干涉和模擬干涉儀，具體如下：計算兩個或多個光分布的干涉圖，使用相干光源模擬干涉儀。

軟件課程主題，第3天

 模擬包含反射鏡的激光系統，具體如下：建立包含反射鏡的激光系統，分析施密特望遠鏡，反射鏡的定位與定向，元件和探測器定位的概念的介紹。

 激光系統的公差仿真，具體如下：光學元件的對準公差和傾斜公差的建模，參數自動變化，蒙特卡羅模擬。

 可編程傳輸函數，具體如下：通過代碼段定義所需的傳輸函數，雙縫實例。

 激光系統的參數優化，具體如下：介紹參數優化，用于優化的優化函數的定義，使用光線追跡和場追跡引擎優化激光系統，聚焦激光系統的優化。

 錐透鏡激光系統的仿真，具體如下：單個錐透鏡以及錐透鏡對激光聚焦系統仿真。

 

 

要求：VirtualLab基本使用技巧

 

摘要：

課程介紹了如何使用VirtualLab Fusion 進行部分相干LED光源的整形和均勻化。參加培訓的學員將學習設計包含有非球面，微透鏡陣列，衍射擴散器，光柵單元陣列，棱鏡陣列和微反射鏡陣列的緊湊照明系統以實現LED光的均勻化和自定義整形。課程將會討論波長依賴性、設計自由度及典型應用。特別是LED光源建模中的時間和空間相干性，衍射以及偏振。課程的最后將會討論一個用于LED光均勻化的非球面的參數優化。

上圖為一個采用兩個微透鏡陣列進行LED光均勻化的系統原理圖——課程中將介紹具體實例和參數關系。下圖中演示了應用微反射鏡單元陣列進行LED光整形的基本概念，利用Lighting Toolbox工具箱可進行LED光整形的設計與分析——課程中將會進行案例演示。
 

軟件培訓課程主題，第1天:

 LED光源建模，具體如下：介紹了包含部分相干光特性、顏色和偏振的真實LED光源模型。

 利用微透鏡陣列進行LED光源的均勻化，具體如下：介紹了采用微透鏡陣列進行LED光的均勻化，并概述了含有透鏡陣列的不同的勻光光學系統，LED勻光器。

 利用衍射擴散器進行LED光的均勻化和整形，具體如下：介紹了衍射擴散器光整形，利用迭代傅里葉變換算法設計衍射擴散器，利用擴散器分析照明系統，擴散器加工數據的生成。

軟件培訓課程主題，第2天:

 介紹VirtualLab中光工具箱的使用，具體如下：應用照明工具箱介紹了光的傳播，使用包含或不包含透鏡的光整形單元陣列方法分析照明系統。

 利用光柵單元陣列(GCA)、棱鏡單元陣列(PCA)和微反射鏡單元陣列進行(MCA)LED光的整形和均勻化，具體如下:介紹了這些元件的設計與分析，單色和白光LED光的整形和勻光，生成加工數據，用于生成任意二維圖案的元件設計，對比研究GCA、PCA和MCA元件的波長敏感度。

 嚴格分析閃耀光柵單元陣列，具體如下：利用光柵和照明工具箱嚴格分析閃耀光柵單元陣列，模擬衍射效率，分析波長的敏感性，基于光柵周期的效率分析，光柵單元陣列衍射效率的嚴格分析。

 介紹非球面LED勻光器的參數優化，具體如下：運用VirtualLab Fusion 中的幾何廣場追跡+引擎，對用于部分相干白光LED勻光器的非球面系數進行參數優化。
 

左圖顯示了一個非球面LED準直透鏡的光線追跡仿真；右圖是應用幾何光場追跡+引擎在目標平面獲取的相應的強度分布。
 

 

免費光學設計研討會：“應用VirtualLab Fusion進行激光和LED光的均勻化和整形”
 

講師：Dr. Hagen Schweitzer, Daniel Asoubar (www.lighttrans.com)

注冊：發送郵件至sales@lighttrans.com。
 

激光和LED光的勻光和整形技術在通訊、材料加工、測量應用、娛樂、照明以及醫療等行業受到了越來越多的關注。光的整形通常利用含有透鏡和微光學元件，如衍射光學元件、全息光學元件、光柵、微透鏡陣列的光學系統來實現的。而此研討會將會以一種全新的概念來介紹激光和LED光的整形和均勻化。優化光學系統以生成自定義光場分布需要光學設計軟件在光學系統中以電磁場的方式來表征光。VirtualLab Fusion軟件已發布多年，不僅提供了光線追跡，并獨具特色地將幾何和衍射場追跡進行組合以用于光學系統的仿真與設計。

此研討會將會對VirtualLab Fusion進行介紹，并闡述運用衍射光束分束器、衍射光束整形，擴散器、微透鏡陣列、光柵單元陣列、棱鏡單元陣列和反射單元陣列進行激光和LED光源的勻光和整形。

我們邀請您加入我們的免費光學設計研討會(包含早餐和午餐)——研討會日程詳見下頁。需通過電子郵件注冊。
 

左圖為一個蛾眼結構的光學表面，右圖展示了激光光束在通過一個1:3衍射光束分光元件后的傳播情況。
 

研討會日程
 

9:00— 9:30 ：歐式早餐及歡迎儀式
 

9:30—10:00：VirtualLab Fusion軟件介紹：

VirtualLab,的概念，應用領域，物理光學仿真和設計方法
 

10:00—10:45 激光透鏡系統的分析與優化：

10:45—11:00 茶歇
 

11:00—12:30 旁軸衍射光束分束器、光束整形及擴散器的優化：

介紹了迭代傅里葉變換算法的(IFTA), 迭代傅里葉變換算法設計的衍射元件的優化，光學分辨極限，加工限制，設計實例。
 

12:30—1:30 ：午餐 (包含在免費的研討會)
 

1:30—2:30 ： 線性和交叉光柵的嚴格分析：

線柵偏振器，蛾眼結構，正弦曲線，矩形和閃耀光柵，全息光柵，場評價和評價函數。
 

2:30—2:45：茶歇
 

2:45—4:15： LED光源的整形和勻光：
 

利用微透鏡陣列、衍射擴散器、光柵單元陣列、棱鏡單元陣列和反射鏡單元陣列進行LED光的整形。
 

4:15—5:30： 一維和二維高數值孔徑衍射光束分束器的優化：

利用迭代傅里葉變換算法進行近似優化，通過 VirtualLab—optiSLang端口將優化結果導入到OptiSLang，從而利用VirtualLab 和 optiSLang進行嚴格的參數優化，通過設計實例來進行演示。