前言在物理光学中认为光是一种电磁波。在光的电磁场理论基础上研究光在介质中的传播规律如光的干涉、光的衍射、光的偏振等物理现象进而研究这些规律和现象的应用。它是一门经典理论与近代技术相结合的应用性很强的课程。由于学习物理光学需要具备较强的数学理论功底并且对于物理光学中的概念和相关物理现象很难把握因此使用物理光学仿真平台搭建物理实验模型可以帮助学生更好的理解相关实验内容和实验现象。现代光学建模技术包含了几何光学和物理光学两大领域几何光学以费马原理为基础通过折反定律来进行光线追迹能够快速实现整个系统地仿真但忽略了衍射和矢量等波动光学效应物理光学通常以求解麦克斯韦方程组为主如使用FDTD或者FEM等通用的全局麦克斯韦仿真求解器对整个系统进行求解从而获得完整的电磁场信息但由于计算量大而无法对整个复杂系统进行仿真。为了满足现代光学系统的建模需求德国耶拿大学Prof. Wyrowski Frank开发了高速物理光学仿真软件——VirtualLab Fusion它利用先进的计算机数值模拟技术将物理光学中众多具有复杂、抽象概念的实验通过简单的流程图操作形式进行建模将物理实验中不易得到的结果通过仿真展现出来使得用户可以脱离复杂、烦琐的实验搭建过程从而更加直观、方便的感受物理光学实验中的各种光学现象帮助用户准确理解物理光学的核心内容。VirtualLab Fusion软件当中集成了从几何光学到物理光学的各种建模技术如几何光学算子、平面波角谱法、瑞利索墨菲算子、薄元近似和傅里叶模态法等既能够使用场追迹或经典场追迹从物理光学角度进行快速地仿真也可以使用传统的光线追迹对系统进行分析。在VirtualLab中我们根据场追迹的概念将系统分解成不同的区域并选择合适的麦克斯韦仿真求解器建模技术进行求解之后通过序列或非序列方式将各个区域连接起来从而达到对整个系统中求解麦克斯韦方程组的效果以获得完整的电磁场信息。另外在软件中我们引入了多种傅里叶变换算法如经典的快速傅里叶变换、半解析傅里叶变换以及几何傅里叶变换以实现不同类型光场在时间域与频率域间的快速转换这也进一步提高了模拟的效率。目前VirtualLab Fusion的光场追迹概念正在被越来越多的高校、研究所以及企业所接受为了满足越来越多用户地学习需求讯技特推出了《VirtualLab Fusion物理光学实验教程》书籍书中既包含了物理光学理论的介绍又包含了大量逐步讲解的实用案例包罗了物理光学当中干涉、衍射、晶体、偏振及傅里叶光学等方面的基础物理实验的详细操作过程。期望通过此书能够帮助用户更好的理解物理光学基础概念和实验现象并且可以学习和掌握VirtualLab Fusion软件享受其为光学建模和仿真所带来的便利与乐趣。感谢讯技的工程师团队在此书的编撰过程中所付出的努力由于时间有限书中难免会有不足之处还请各位同行及用户不吝指正。书中自带光盘中有软件试用安装程序及各章的案例有兴趣读者可依次深入研究若有任何问题可随时与我们联系。
