Wyrowski VirtualLab 汎用電磁光学設計・評価ソフトウェア | 汎用光学シミュレータ、IFTA法による回折光学素子の設計ツール、RCWA法による回折格子・フォトニック結晶の解析ツール、LED 用ビーム整形素子設計ツール、レーザー共振器解析ツール

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Laser Systems Design - レーザー光学系設計

波動光学シミュレーションとレーザー光学系の設計

VirtualLab Fusion では、シングルモードだけでなくマルチモード レーザー、連続波(CW)レーザー、パルス レーザーを光源とするレーザー光学系の設計とシミュレーションが可能です。またレーザー光学系はレンズ、ミラー、回折光学素子、回折格子とホログラムを含めて設計することができます。VirtualLab は直感的なユーザーインターフェースを使用した単一のソフトウェアに、高速で正確な電磁場追跡エンジンと光線追跡エンジンを搭載しています。

アプリケーション

  • ビーム伝搬システム、コリメーション、フォーカシング、ビーム エキスパンダー等
  • レーザー走査光学系、Fθレンズ、走査ミラー、ビーム整形等
  • ファイバー システム、ファイバー結合
  • ビーム整形と均一化、回折型、屈折型ビーム整形素子
  • 超短パルスの解析と制御、圧縮、伸長、空間フィルター、分光フィルター、パルス整形等
  • 計測システム、干渉計、分光計、表面測定器等
  • 表面格子、ホログラフィック回折格子、ビーム スプリッター、偏光子、フォトニック結晶、モスアイ構造
  • ハイブリッド レンズと回折レンズを用いた光学系、回折光学素子、屈折素子、ハイブリッド レンズ、回折 レンズ
  • 空間光変調器(SLM)、レーザービームのリアルタイム制御、ディスプレイ等
  • パターン生成、表示灯、ロゴ、レーザー ショー、
  • 回折光学素子、ホログラム、位相板、光の整形、分岐、拡散
シングル モード半導体レーザーを集光するビーム伝搬光学系のモデルとその焦点領域の電場 シングル モード半導体レーザーを集光するビーム伝搬光学系のモデルとその焦点領域の電場

レーザー光学系設計パッケージのアプリケーションと必要な VirtualLab Fusion のToolbox

Applications and required VirtualLab toolboxes Starter
Toolbox
Resonator
Toolbox
DiffranctiveOptics
Toolbox
ビーム伝搬システム、レーザースキャナー、ファイバーシステム - -
ビーム整形と均一化 -
超短パルスの解析と制御
計測システム
表面回折格子、ホログラフィック回折格子 -
ハイブリッドレンズ光学系、回折レンズ光学系 - -
空間光変調器(SLM) -
パターン生成 -
回折光学素子、ホログラム、位相板

上の表では各アプリケーションに対してどの Toolbox の使用が推奨されるかを示しています。詳細については、こちらよりお問い合わせください。

詳細な情報は Starter ToolboxDiffractive Optics ToolboxGrating Toolbox のページでご確認いただけます。

必要な Toolbox についてのより詳細なご案内はこちらからご確認いただけます。

光源

VirtualLab は電磁場による完全なベクトル表現を使用しています。これにより異なったタイプのレーザー光源を柔軟にシミュレーションすることが可能です。

  • シングルモード レーザー
  • マルチモード レーザー
  • 部分コヒーレンス レーザー
  • エキシマ レーザー
  • パルス レーザー

任意の光源を次の方法で高速かつ容易に実装することが可能です

  • 実測データのインポート
  • 光源カタログ
  • カスタマイズしたプログラマブル光源
時間的、部分的コヒーレント光の
マッハ・ツェンダー干渉計の干渉縞

光学素子

統一光学モデリングに基づき、複雑な光学系を通る光の伝搬は、幾何光学から物理光学までの範囲の異なった伝搬モデルを用いてシミュレーションすることが可能です。異なるモデリング技術の円滑な組み合わせにより、以下の光学素子を含む光学系全体の解析と設計が可能です。

  • レンズ
  • ミラー
  • プリズム
  • 自由曲面
  • アパーチャー/絞り
  • 偏光光学素子
  • フレネル レンズ
  • ハイブリッド光学素子
  • 散乱体
  • 計算機創生ホログラム(CGH)
  • マイクロレンズ アレイ
  • 回折格子
  • 屈折率分布(GRIN)レンズ
  • 薄膜
  • 高 NA 光学素子
  • カスタマイズした光学素子
非球面パラメータを用いた
トロイダル自由曲面

ディテクタ

統一光学モデリングに基づき、複雑な光学系を通る光の伝搬は、幾何光学から物理光学までの範囲の異なった伝搬モデルを用いてシミュレーションすることが可能です。異なるモデリング技術の円滑な組み合わせにより、以下の光学素子を含む光学系全体の解析と設計が可能です。

  • 強度
  • 波面、位相
  • 偏光収差(例:ゼルニケ、ザイデル)
  • MTF と PSF
  • ビーム半径、M²、発散角
  • 効率、均一性、迷光
  • 放射量と測光量のディテクタ
  • ユーザー定義のメリット関数
焦点領域における電場の Y 成分

最適化と公差解析

VirtualLab ではレーザー光学系に対して、ローカル パラメトリック最適化とグローバルパラメトリック最適化アルゴリズムを搭載しています。この最適化では、回折、干渉、偏光の影響と収差を考慮することができます。最適化問題の目標を定義したメリット関数のユーザー定義機能は、最適化における柔軟性を保証します。加えて、VirtualLab には連続したシミュレーション、モンテカルロ シミュレーション、位置と傾きの公差解析を可能とするパラメータ ランを搭載しています。

レーザー光学系の解空間における
ローカル最適化

カスタマイズ機能

モデリングと設計機能のほかに、VirtualLab では C# もしくは MATLAB コードを使用した安定した便利なプログラミング インターフェースを提供しています。このインターフェースにおいて、解析公式の入力もしくはより複雑なアルゴリズムの使用することで、次の項目をカスタマイズすることができます。

  • 光源
  • インターフェース
  • 光学素子
  • 透過率と屈折率変調媒質
  • ディテクタとメリット関数

これにより、例えば、ユーザー定義自由曲面、回折、屈折、ハイブリッド面プロファイルを使用した光学素子の高速なモデリングと評価が可能です。

VirtualLab はこれまでで最も柔軟で強力な電磁場追跡を提供するユーザー定義のモデリング技術も加えることができます。ユーザー定義のソリューションは、既に VirtualLab 内で提供されている全てのモデリング ソリューションで使用できるプログラム可能な光源、素子、ディテクタに基づいています。

C# 言語、MATLAB 言語を使用した
スクリプト プログラミング