VirtualLab Fusion理论以及操作入门 6月6-7日 南京

德国耶拿大学 钟慧莹博士

钟慧莹于2007年至2011年于山东大学攻读电子科学与技术专业，期间前往华中科学与技术大学交流学习，学士毕业论文“拓扑绝缘体的光学性质研究”获得山东省优秀毕业论文。随后在Friedrich Schiller University Jena大学攻读光学硕士研究生，期间致力于场追迹概念的应用与研究，发表多篇会议论文以及期刊，于2014年毕业并获得光子学理学硕士学位。随后进入耶拿大学-应用物理研究所-应用计算光学组攻读博士，获得德国图林根洲奖学金（Thüringen-Stipendium Plus (ESF)），先后工作于两ZIM（欧洲中央创新计划项目）项目，主攻衍射光学元件以及渐变折射率介质研究方向。读博期间同时工作于VirtualLab Fusion软件的开发以及销售公司LightTrans，面向国际市场进行相关技术研讨，为客户提供技术支持。

课程概要

VirtualLab Fusion是基于现代物理光学的仿真与设计的商业软件，广泛应用于科技产品光学部分的研发，以及研究所高级光学理论应用的研究，现阶段逐步使用在本科以及研究生教育教学领域。众所周知，现代光学系统的构成趋于复杂化，在传统的透镜系统基础上，增加了光栅，衍射类光学元件，微纳元件等，此时的系统建模与仿真传统几何光学无法胜任，物理光学则可以提供全面精准的算法。与此同时，飞秒激光，部分相干光如VCSELs、LED等光源也可以包含到建模与设计过程中来。物理光学的实用性，不仅体现在计算精度，而且在于较高的计算效率。VirtualLab的基本理论即为快速物理光学（Fast Physical Optics）。在本次课程中，我们会为大家详细介绍快速物理光学理论，并从光学建模，不同光学元件的传播算法以及探测器模型三个方面剖析快速物理光学理论的应用，当然，这些算法大部分已经集成在VirtualLab中，并提供较为成熟的使用攻略，也有一些尚在研究阶段，我们欢迎项目合作与共同开发。相信这门课程对于从事现代光学设计仿真的工程师，以及从事于光学研究的学者有所助益，帮助大家对于实用的光学基础理论体系进行梳理，以及选择更加适合的研究算法及工具。

另外，VirtualLab的开发团队通过与各大光学公司以及研究所合作的数十年经验总结了VirtualLab适用的五大应用领域，分别为：光束整形（包含衍射类，折射类，自由曲面等）元件设计与仿真，激光系统的仿真与设计，成像系统的仿真与设计，光学测量系统的仿真与设计，虚拟现实、增强现实以及混合现实系统的设计与仿真。我们也会根据时间以及与会人员的兴趣对这几个应用领域进行案例展示。

课程大纲

第一天

9：00-10：30 VirtualLab基础快速物理光学（Fast Physical Optics）讲解，并展示序列（Sequential）与非序列（Non-sequential）追迹的使用以及优势。展示VirtualLab软件的基本页面以及基本文件类型。

10：45-12：00 VirtualLab中光源以及探测器的建模。包含基本光源高斯，部分相干光源VCSEL，LED以及飞秒光源的设置，光场的探测，辐射度量以及光度的测量，以及用于优化设计的评价函数设置。

12：00-13：00 午餐

13：00-16：00 VirtualLab中对于各类光学元件的仿真方案，涉及大量算法概览，如对于透镜、衍射透镜、衍射类整形器、光栅等的建模，仿真与设计。辅助以相关操作。

第二天

9：00-10：30 光束整形器的分类与设计方案。并使用VirtualLab展示光束分束器的设计过程，公差分析以及制作数据导出。（案例1）

10：45-12：30 激光器的相关案例操作展示。光束传递系统（beam delivery system），包含光束准直，扩展，聚焦等（案例2）；光束扫描系统（beam scanning system），包含f-theta lens的仿真，尝试使用VirtualLab中对于元件位置设置的相关操作。（案例3）

12：00-13：00 午餐

13:00-14：30 光学测量系统马赫泽德干涉仪的搭建，与仿真。（案例4）光栅设计案例展示。（案例5）

14：45-16：00 展示混合现实设备结构（光波导+光栅）搭建，以及仿真优化。