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目 录

第一章 VirtualLab Fusion理论基础 1
1.1 几何光学和光线追迹 1
1.2 物理光学和光场追迹 1
1.2.1 统一场追迹 3
1.2.2 第二代场追迹 6
第二章 VirtualLab Fusion安装与更新 10
2.1 VirtualLab 版本说明及系统配置要求 10
2.2 VirtualLab安装与更新 11
2.3 安装过程中可能遇到的问题 18
2.4 Windows高级系统设置推荐 22
2.5 C2V文件导出和V2C文件导入 23
第三章 VirtualLab Fusion快速入门 26
3.1 VLF图形用户界面介绍 26
3.2 光源 30
3.2.1 基本参数（Basic Parameters） 31
3.2.2 光谱参数（Spectral Parameters） 33
3.2.3 空间参数（Spatial Parameters） 35
3.2.4 偏振（Polarization） 37
3.2.5 模式选择（Mode Selection） 38
3.2.6 采样（Sampling） 39
3.2.7 光线选择（Ray Selection） 40
3.3 光学元件 41
3.3.1 真实光学元件编辑对话框 41
3.3.2 球透镜（Spherical Lens） 44
3.3.3 衍射光学元件（Diffractive Optical Element） 45
3.3.4 单光学界面（Single Optical Interface） 46
3.3.5 光学界面序列（Optical Interface Sequence） 46
3.3.6 其它类型光学元件 48
3.4 探测器 48
3.4.1 探测器通用界面 48
3.4.2 光路图内的探测器 50
3.4.3 谐波场和谐波场集探测器 52
3.4.4 数值阵列探测器 52
3.5 分析器 53
3.6 计算器 54
3.7 元件的位置和方向 54
3.7.1 光路元件 55
3.7.2 元件位置的定义 55
3.7.3 位置和方向确定规则 56
3.7.4 方向与位置的坐标系统 56
3.7.5 输出通道的方向 57
3.7.6 输出通道的自动方向 57
3.7.7 坐标断点元件 58
3.7.8 位置和方向设置 58
3.7.9 光路视图（定位） 60
3.7.10 角度定义 61
3.7.11 基本位置/方向与独立位置/方向的对比：移动 63
3.7.12 基本位置/方向与独立位置/方向的对比：倾斜 64
3.8 光路图（Light Path Diagram） 64
3.8.1 新建光路图 64
3.8.2 生成光路视图&光路编辑窗口 65
3.8.3 光路视图 66
3.8.4 光路编辑器 67
3.9 三种模拟引擎 70
3.9.1 球透镜聚焦系统 70
3.9.2 三种引擎结果对比 71
3.10 参数运行（Parameter Run） 73
3.10.1 创建参数运行 73
3.10.2 参数指定界面 73
3.10.3 使用模式 74
3.10.4 探测器指定界面 75
3.10.5 结果界面 75
3.10.6 合并输出 76
3.10.7 并行化和数据量 76
3.11 参数优化（Parameter Optimization） 76
3.11.1 创建参数优化 77
3.11.2 参数指定界面 77
3.11.3 探测器指定界面 78
3.11.4 参数约束窗口 78
3.11.5 通用设置窗口 78
3.11.6 结果界面 79
3.12 参数优化和参数运行的应用 79
第四章 光学成像系统 96
4.1 慧差的模拟 96
4.1.1 慧差概念 96
4.1.2 泽尼克多项式与塞德尔像差 96
4.1.3 慧差的模拟 97
4.2  F/4施密特望远镜波动光学分析 100
4.2.1 模拟任务 100
4.2.2 模型构建 100
4.3 双合消色差透镜优化设计 103
4.3.1 模拟任务 104
4.3.2 模型构建 105
4.4 包含光栅元件的成像分析 109
4.4.1 系统描述 109
4.4.2 模型构建 110
4.5 高级PSF和MTF计算 117
4.5.1 模拟任务 118
4.5.2 模型构建 119
4.6 利用衍射透镜校正色差 124
4.6.1 模拟任务 124
4.6.2 模型构建 124
4.7 研究鬼像在准直系统中的影响 131
4.7.1 模拟任务 131
4.7.2 模型构建 132
第五章 激光系统 137
5.1 光束传输 137
5.1.1 利用物镜对激光二极管像散光束进行准直的分析 137
5.1.2 非球面透镜后的聚焦研究 145
5.2 扫描系统 156
5.2.1 对使用非球面透镜的激光扫描系统进行性能分析 156
5.3 FS脉冲建模 176
5.3.1 使用一个高数值孔径离轴抛物面反射镜对飞秒脉冲聚焦 177
5.4 晶体建模 182
5.4.1 激光晶体中压力诱导的双折射 183
第六章 光学测量 190
6.1 干涉仪模拟仿真 190
6.1.1 使用相干光的马赫-泽德干涉仪 190
6.1.2 白光迈克尔逊干涉仪 202
6.1.3 F-P干涉仪 220
6.2  显微镜模拟仿真 228
6.2.1 高数值孔径显微镜模拟仿真及研究 228
6.3  单色仪和光谱仪模拟仿真 239
6.3.1 切尔尼-特纳单色仪—衍射效率分析 239
6.3.2 切尔尼-特纳光谱仪—光谱分辨率及钠双谱线分析 250
第七章 光束整形 256
7.1 折射光学 256
7.1.1 设计一个折射光束整形器以生成一个圆形高帽光 256
7.2 衍射光学 266
7.2.1 规则分束器设计、结构生成及结构导出 266
7.2.2 将高斯光束整形成Donut模式 283
7.3 扩散器 294
7.3.1 设计一个扩散器以生成一个INFOTEK标志 295
7.3.2 设计一个线性扩散器以生成线性聚焦光场 300
7.4 应用单元阵列结构实现光束整形 307
7.4.1 应用棱镜/光栅/反射镜单元阵列对白光进行整形 307