ASAP光学模拟短期课程

“光学模拟短课程：ASAP-2” 光学模拟在科学研究和工程设计中扮演着至关重要的角色，尤其是在光学系统的设计和分析中。ASAP（Advanced Systems Analysis Program）是一款强大的光学仿真软件，由Radiant Vision Systems开发，用于模拟光线传播、光学系统性能评估以及光学组件的设计。本课程由国立成功大学物理系的Kuo-Hui Chang教授（jacke@phys.ncku.edu.tw）在2001年12月2日讲解，主要聚焦于ASAP中的光学模拟基础。 课程首先介绍了如何定义光线的方向，这是光学模拟中的核心概念。SOURCEDIRECTION参数用于描述光源发出的光线，尤其是对于发散或聚光的光源。在ASAP中，光线方向可以通过两种方法来定义：方向余弦法和球面极坐标法。 1. 方向余弦法：这是一种数学方法，用于描述光线在三维空间中的方向。X、Y、Z轴分别代表笛卡尔坐标系的三个轴。方向余弦表示光线与这些轴之间的夹角，即α、β和γ。根据余弦定律，可以将光线的方向向量表示为a、b、c的线性组合，其中a² + b² + c² = 1，确保了向量的单位长度。 2. 球面极坐标法：这种方法更直观，适用于描述空间中的任意方向。它包含三个参数：主轴（Z轴）、从主轴向下测量的角度B（称为天顶角或zenith angle），以及围绕主轴旋转的角度C（称为方位角或azimuth angle）。这种表示方式对于理解光线在空间中的分布特别有用。 通过这两种方法，用户可以在ASAP中精确地定义光线的入射、反射和折射行为，从而进行复杂的光学系统建模。此外，ASAP还支持其他高级功能，如几何光学、物理光学、衍射效应、像质评价、照明设计等。这使得用户能够对实际光学系统的行为进行逼真的模拟，从而优化设计并预测其性能。 光学模拟是现代光学工程中的关键技术，ASAP作为一个强大的工具，提供了一种有效的方法来理解和解决各种光学问题。通过学习这个短课程，参与者将能够掌握ASAP的基本操作，为实际的光学系统设计和分析奠定坚实的基础。