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大NA光束会聚系统中POP模拟问题

系统介绍该系统是由一个扩束模块和一个光束会聚模块构成。一束宽度为Φ2mm的高斯光束,首先经扩束镜扩束,然后被会聚透镜聚焦。我需要确认会聚透镜焦面位置,或是离焦位置处的光斑形状和尺寸。我设计了两个不同扩束比的扩束镜,8X和80X。光束会聚模块的设计是固定的,焦距为120mm。这里我将使用8X扩束镜的系统称为小NA系统,将使用80X扩束镜的系统称为大NA系统。 问题描述对于小NA系统,POP模拟结果看上去比较合理,POP report中也没有出现任何warning。但是,在大NA系统中,模拟光斑周围出现了非常明显的artifact,类似一圈圈衍射环。 而且,在POP report中出现了非常多的warning,warning总共有两种:**** WARNING: Pilot beam waist smaller than wavelength detected, scalar diffraction propagation algorithms may be inaccurate.**** WARNING: Transfer function may have too many waves of phase to accurately model beam.我的问题是:1)这些warning对模拟结果的影响是否可以忽略?2)如果不可忽略,我需要怎样设置才能决这些问题。 参考资料通过在论坛中查阅资料,有一个帖子所讨论的内容,和我的问题很像。但比较可惜的是,回复中仅说明POP在处理fast beam上是不太合适的,未能提供一些其他的Zemax分析工具或方法,来分析衍射效应对聚焦光斑尺寸或形状的影响。参考资料:POP for "fast" beams像在本系统中,我确实需要评估系统在大NA情况下,衍射效应对光斑形状、尺寸的影响,如果POP不适合处理fast beam,那有没有其他推荐的方法用于分析? 

[网络研讨会Q&A] Zemax 和 Lumerical 工作流程第 2 部分 - 从微观到宏观的光学仿真

感谢大家长期以来对 Zemax 的关注与支持!我们将在以下时间开展本次的网络研讨会,您可以通过以下链接进行本研讨会的注册。并且,您可以在我们全新的 Zemax 社区论坛上,事先或者结束后针对本次研讨会的内容对演讲者进行提问,也请自由留言进行交流。 时间:2022年8月17日(周三)16:00-17:00 参与链接: https://v.ansys.com.cn/live/IAu0Rjy9 内容摘要: 在这次网络研讨会中,我们将研究Ansys光学工具组合如何为超表面或超透镜的设计提供一个完整的工作流。这些革命性的超薄光学元件可用于操纵可见光和红外波段的光,用于许多应用,包括智能手机摄像头、AR/MR、3D传感和人脸识别。由于超表面的亚波长特性,使用电磁场求解器(Ansys Lumerical FDTD/RCWA)的组合来准确仿真超表面的相位和场轮廓至关重要,然后再结合光线追迹(Zemax OpticStudio)将其优化至需求的镜头规格。  演示者: 陈媛 | Ansys/Zemax应用工程师法国高等光学学校硕士, 在2020年加入Zemax,现为Ansys系统事业部光学产品应用工程师。主要负责内容包括全球客户的技术支持,Zemax中文论坛的技术内容创作和推广。陈致豪 | Ansys/Lumerical应用工程师大学就读於台湾清华大学电机系,在2020年加入Ansys/Lumerical担任应用工程师,熟悉FDTD和MODE仿真工具。主要负责内容包括亚太地区客户的技术支持,帮助客户排除问题以及实现仿真目标,同时也协助介绍和推广公司产品,不定期参加或协助举办研讨会,分享光子学相关领域的产品应用实例。

[网络研讨会Q&A] Zemax 和 Lumerical 工作流程第 1 部分 - 从微观到宏观的光学仿真

感谢大家长期以来对 Zemax 的关注与支持!我们将在以下时间开展本次的网络研讨会,您可以通过以下链接进行本研讨会的注册。并且,您可以在我们全新的 Zemax 社区论坛上,事先或者结束后针对本次研讨会的内容对演讲者进行提问,也请自由留言进行交流。 时间:2022年7月22日(周五)16:00-17:00 参与链接: https://v.ansys.com.cn/live/AuYDgsCG?source=Zemax 内容摘要: 复杂的光学系统往往需要跨多个空间尺度的耦合仿真技术,以实现精确的设计和公差分析。从照明系统中的纳米级发射结构中提取光,或是通过波导和自由空间组件的混合体传播光只是复杂光学系统的一些例子。光线追迹方法在波长维度的结构中往往会失效,而电磁方法对于较大尺寸的器件计算来说过于消耗算力资源。连接纳米级和宏观级光学器件的传统方法需要繁琐的手动文件转换,并且容易出错。作为仿真领域的领导者,Ansys 致力于提供解决方案以加快分析速度并缓解光学设计工作流程中的挑战。在本次网络研讨会中,我们将重点介绍 Zemax OpticStudio 和 Ansys Lumerical 之间相互联动的一些工具,帮助工程师实现从微观到宏观光学系统的仿真设计,从而有效地设计制作创新光学系统。 演示者: 林修安 | AnsysAnsys Zemax光学应用工程师,加入Zemax三年半,目前负责Zemax相关的售前与售后技术服务支持工作。 周铮 | AnsysAnsys系统事业部光学产品应用工程师,华中科技大学和巴黎十一大光电信息硕士,目前负责Ansys Lumerical的业务开发与技术咨询工作。

用OpticStudio模擬微結構薄膜產生摩爾紋 (Moiré)

摘要:本範例將會示範如何在Zemax OpticStudio模擬微結構膜薄膜產生的圖案,包含以下部分:* 背景簡介* 範例1:柱狀透鏡陣列薄膜 (Lenticular Array Sheet) 交疊製造紋路* 範例2:雙面微透鏡陣列結構塑膠片的紋路產生作者:Michael Cheng文章發布時間:February 14, 2017背景簡介隨著近代射出射出與滾輪押出技術的進步,許多產品開始可以在量產層面上,製造塑膠片或薄膜上微米級的週期性微結構。例如液晶螢幕中常見的增亮膜 (Brightness Enhancement Film,以下簡稱BEF),就是一個很好的例子。當這些微結構片 (或貼膜) 相互交疊時,若是在適當的角度下,則會產生各種條紋圖案 (Moiré)。這些條紋,根據不同的應用,有時候是必須去除的,例如當BEF與V-cut導光板交疊時,如果同方向擺置,則微小的角度差,便有可能發生螢幕亮案變化的狀況。而在另一些應用中,有時候這些圖案則是故意設計、產生以製造表面質感的。例如Rowlux® (ROWLAND公司的註冊商標) 便是一種塑膠片,利用雙面微結構陣列製造出能隨不同角度變化圖案的立體質感。本文章將用兩個不同的範例,來說明如何模擬這些效應。範例1:柱狀透鏡陣列 (Lenticular Array) 薄膜交疊製造紋路本範例中,我們模擬兩片N-BK7玻璃平板,上面各自貼上一片柱狀透鏡陣列的PMMA薄膜。然後我們把這兩片平板錯開一個角度後,建立一個遠方來的光源,照射在此結構上,最後使用Paraxial Lens與一個探測器,模擬眼睛所看到的條紋。首先結構的部分,我們使用Toroidal Lens來製作柱狀透鏡單元,然後透過Array物件把此單元複製成微陣列結構。玻璃平板則透過Rectangular Volume這個物件完成。設定如下: 注意我們給兩個Toroidal Lens都設定了 “Do Not Draw This Object” 以及 “Rays Ignore Object: Always”,這兩個設定都是經由Object Properties對話框完成的。另外值得注意的是,物件5的Tilt About Z設定為5,表示兩個結構間相差5度,稍後我們會修改這個數值,觀察不同角度的變化。此外,我們需要給物件1指定曲面部分反射光線,如下圖: 打開Shaded Mod

如何輸入量測資料到Grid Sag面

摘要:這篇文章示範了如何輸入量測資料到Zemax OpticStudio中的Grid Sag,表面起伏資料應為Z座標的sag。原文作者:永田信一さん原文發布時間:Feb 7, 2009假設我們有如下資料 表面起伏資料的定義如下。第一行,由7個數字表示。第1, 2個數字,代表X與Y方向的資料數量,資料形式為整數。第3, 4個數字,代表X與Y方向的資料間距,資料形式為浮點數。第5個數字,代表資料的單位,0表示單位是mm。第6, 7個數字,代表整體資料點的偏心量,資料形式為浮點數。第二之後的資料格式如下,z dz/dx dz/dy d2z/dxdy每行都是如上的資料,資料形式為浮點數。z代表sag值。dz/dx dz/dy代表X與Y方向的微分值。d2z/dxdy代表交叉微分值。資料最少需要5x5個點。在Grid Sag面的設定中,若指定使用Bicubic-spline內插的情況,為了使資料點之間sag的內插結果平滑,必須要輸入微分值。但是,若設定所有的微分值為0,或是該資料留白不輸入,Zemax會自訂使用有限差分法 (Finite Difference Method) 來計算微分值。資料的紀錄順序如下:1.    從的面的左上角,也就是Xmin、Ymax開始。2.    下一個輸入的資料是該點的右邊一個值 (就是X方向加一個間隔)。3.    第一行結束後,往地第二行左邊開頭繼續。4.    填滿時,最後一個數字應為Xmax、YminSag資料的基準面不只是平面,也可以是球面、圓錐曲面或是非球面。檔案的副檔名方面,若是在序列模式,應為 “.DAT”,若是在非序列模式,應為 “.GRD”。在序列模式下定義這個面時,面的型態為 “Grid Sag”。曲率半徑、圓錐係數以及非球面係數可以用來定義輸入資料的基礎面。上圖中看到的參數0,代表sag資料的內插形式,0表示Bicubic-spline,1表示線性內插。 輸入的方式,請將 .DAT 檔置於 “\Documents\Zemax\Objects\Grid Files” 資料夾中。請開啟鏡頭數據編輯器,選擇Grid Sag面,並打開面屬性對話框 (Surface Properties)。然後選取您的 .DAT檔,點選 Import,點擊 OK 輸入。資料輸入後,如果想要檢視輸入結果的話,請選擇 “Ribon工具列 > An

波前 (OPD) 怎麼算的

波前的計算當我們說波前時,事實上通常是指波前 “差”,或是光程差,指的是同一件事。OpticStudio預設使用出瞳作為波前差的計算參考。因此,當我們要計算一條光線的OPD時,此光線會從物面出發後一路追跡穿過光學系統,最終到達像面後,在循原方向後退追跡到 “參考球面”。此參考球面的球心是主光線與像面的交點,半徑是主光線與像面交點到主光線與出瞳面的焦點。然後我們就計算這條光線的總光程,並扣去主光線的光程 (因此主光線的光程差永遠為零,因為他本身就是零的參考點)。要驗證這個敘述,讓我們打開這個內建範例: \Documents\Zemax\Samples\Sequential\Objectives\Double Gauss 28 degree field.ZMX。讓我們在像面之前新增兩個面,第一個面的厚度給予設定求解 = Pupil Position,第二個面給予設定求解 = Pickup,設定為前一個面的厚度乘以-1。並指定第二個面的Radius為求解Pickup,一樣是前一個面的厚度乘以-1。第二個面就是我們所說的參考球面。目前為止設定如下:  然後我們在Merit Function中使用OPTH這個操作數驗證視場1、波長編號2,經過光瞳Py = -1位置的光線以及主光線,兩條光線在參考球面上的光程差。注意我除以波長編號2的波長 (wavelength),因此單位會是波長 (waves)。下面可以看到我們算出來是0.272387 (須乘以一千倍)。然後我們打開OPD Fan並設定如下圖,可以看到Py=-1的時候,波前差確實是-0.272387。現在讓我們來驗證看看離軸的視場,例如說我們想看最大的視場3。首先我們清空評價函數編輯器,然後先暫時把出瞳面的Radius設回無限大。輸入以下資料到評價函數中,目的是計算主光線在出瞳面上的位置、角度以及到像面所經過的光程。記住這三個數字:* Chief ray 在出瞳上的位置是1.651577781670081* Chief ray在出瞳空間中的角度是11.96474523412040* Chief ray從出瞳到像面的距離是110.4592649799319 接下來我們使用Tilt/Decenter工具來移動並傾斜出瞳,如下。然後可以看到系統自動加入兩個Coordinate Break以及相關設定,如下。最後在確保把Chief的

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