CODE V BSP光束合成传播功能的落地应用

做光学设计的人都懂：

小 F 数、强衍射场景一上来，传统仿真就开始“掉链子”;激光雷达、干涉仪这种精密系统里，波前哪怕变化一点点，性能都能差出一个量级;面形误差、散斑、鬼像这些“硬骨头”，更不是普通分析方法能轻松搞定的。

问题不在设计本身，而在工具。要想真正吃透复杂光学系统，必须上物理光学仿真。CODE V 的光束合成传播(BSP)正是业内认可的高精度利器，帮你从根本上看清光场的真实面貌。

一、为什么光学设计离不开物理光学仿真?

现代光学系统对光路精度要求日益提高，尤其在相干光、特殊材料及非序列光路等场景下，几何光线追迹难以准确再现真实光场。物理光学仿真能更直观地评估光与元件的交互并提前发现潜在性能问题。CODE V 提供多种物理建模方法，其中 BSP 以高精度与灵活性成为复杂光学系统分析的首选。

二、读懂CODE V BSP核心逻辑

BSP全称为光束合成传播，是基于子光束的通用光束传播方法。简单来说，它会把整体光场拆解为多组独立子光束，每组子光束完成传播后再重新叠加，最终得到目标面真实光场分布。

这种技术完美弥补了几何光线追迹的短板，不管是梯度折射率材料、双折射元件，还是非序列复杂光路，都能顺畅完成建模。

BSP 核心优势：

1.精准物理建模：精确仿真波前与衍射效应。

2.稳健处理截断：准确建模含孔径截断与孔径衍射的系统。

3.适配复杂系统：支持梯度折射率(GRIN)、双折射材料、非序列面(NSS)与偏振效应。

4.预分析功能：智能推荐参数，缩短设置时间并优化仿真配置。

5.输入输出灵活：支持丰富的输入构型，提供详尽的输出选项。

BSP 预分析功能会自动推荐针对你的镜头系统定制化的分析参数

三、BSP落地应用：

覆盖主流精密光学场景

激光扫描类系统

激光雷达、激光打印、扫描类设备均采用相干光，光路结构复杂，微小衍射误差就会影响整机性能，BSP可精准分析光束传播状态，全面评估系统性能。

CODE V 的 BSP 模块具备仿真复杂光学系统的能力，例如含机械结构的望远镜系统。

激光模式传播

BSP 可处理厄米–高斯模式等复杂光场输入，适用于非对称谐振腔等系统。借助复杂光场输入，设计者可仿真分析光学系统中精细的模式分布。

厄米 - 高斯复场在梯度折射率耦合器中的传播

干涉测量

干涉仪等系统需合并多次 BSP 结果，Macro PLUS 可轻松实现：分别对参考臂与测试臂运行 BSP 获取复振幅并相干叠加，即可生成干涉条纹对应的复光场。BSP 能高精度建模衍射与面形误差，用于验证理论模型并量化缺陷对系统性能的影响。

CODE V 可通过 INT 文件在光学表面上模拟局部凸起，并观察其对干涉条纹的影响。

散斑光束效应

散斑是激光雷达、光通信、干涉仪等相干光系统的常见现象，由表面反射、散射带来的随机相位波动引发，会改变光场振幅与相位，影响最终光强分布。CODE V BSP可通过干涉图(INT)文件生成随机相位，模拟散斑形成与传播过程，还能测算散斑对激光雷达回波信号、信噪比及远距离目标识别能力的影响，真实还原系统性能。

在 CODE V 中使用 BSP，可以对光束在光学系统中的散斑光强传播进行建模。

中频面形误差建模

加工产生的中频面形误差，介于高频微观粗糙度与低频面形误差之间，会严重影响系统PSF与MTF性能。BSP可通过PSD幂律模型模拟此类误差，调节参数即可控制低频散射强度，还能拆分仿真散射与非散射光分量，精准计算误差对环围/方围能量、MTF的影响，助力工程师制定误差补偿方案。

带折射场镜的Cassegrain Ritchey-Chretien望远镜。BSP 可模拟点扩散函数(PSF)的总光强，以及散射与非散射光强分量。

衍射光学元件(DOE)分区建模

衍射光学元件多用于光束调控，传统PSF计算难以捕捉主±1级附近的衍射级次延展。BSP可对元件各分区光场贡献进行相干叠加，精准预测最终PSF分布，真实还原孔径截断与衍射特性，助力设计者精准把控DOE系统性能。

杂峰光强分析(鬼像分析)

对鬼反射峰值光强有严格要求的系统，BSP 可计入衍射效应，精准定位感兴趣区域并计算峰值光强，确保系统满足严苛指标。结合 CODE V 与 LightTools 可实现更完备的杂散光预测。

CODE V 的 BSP 可计算鬼像的峰值光强。将 CODE V 与 LightTools 结合使用，可在杂散光预测中提供互补的分析能力。

纵向点扩散函数(PSF)

BSP 不仅支持横向像面分析，还可生成纵向 PSF，用于评估光斑在 XZ / YZ 平面的轴上焦散与离焦表现。只需将像面旋转 90° 便可获得沿传播轴的光场扩展细节，为系统优化提供关键依据。

在 CODE V 中，存在多种方法可用于评估点光源在横向像面(即 X-Y 平面)上的成像性能。

四、总结

CODE V 中的光束合成传播(BSP) 是物理光学仿真的强大工具，兼具超高精度、灵活性与效率。其先进特性使其成为衍射关键型光学系统设计者的必备手段。无论设计激光系统、望远镜还是光纤器件，BSP 都能助力突破光学工程极限，实现前所未有的设计精度。