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Zemax STAR模块的自白---【我是一个分析温度、形变对光学系统影响的工具】

欢迎大家的到来,期待大家的回复~~今天,让我们来花点时间让STAR这个小盆友做个全面的自我介绍如果听完自我介绍,想继续了解的盆友们,可以点击如下链接加入STAR User GroupSTAR User Community一同在其中讨论关于STAR的相关问题,分享使用它的乐趣,体会它每一点进步带来的喜悦初出茅庐的STAR可谓是今年涌现的黑马,一举成名,获得了2022 SPIE软件类“棱镜奖”  STAR 模块是什么? 简而言之,STAR 可以和它的小兄弟“FEA有限元分析软件”一起,让 OpticStudio 用户可以在 OpticStudio中采用全部的Analyze功能进行结构应力、 热对光学性能影响的分析。小兄弟负责获得FEA分析结果,剩下的部分STAR和OpticStudio完成。锦上添花的是,我们可以利用STAR 模块包含的 STAR-API programming功能,实现工作流自动化。  STAR 模块的优势在哪?  一句话概括,完成FEA 数据与光学表面准确匹配,并让其精确地反映到光学模型上。改善 STOP 分析的准确性 不同于使用 Zernike 多项式往往需要使用高阶项系数进行形变拟合,STAR 模块将使用数据拟合算法(piecewise spline fit )完成对表面的拟合。‎使用STAR导入的FEA形变数据包含position或者air gap(镜间距)的变化,因此,当用户采用STAR load FEA 数据时,他们既可以获得表面的位移量(RBMs :rigid body motions),也可以获得高阶形变量( higher-order deformations)。所以,STAR考虑了系统整体变化带来的影响(目前应力双折射效应的考量在roadmap中)。‎目前STAR拟合算法对于所有具有实际物理意义的表面都可以准确拟合,换而言之,我们不推荐对于类似近轴透镜(paraxial lens)或者一些相位面(phase surfaces)采用STAR仿真。 原始 FEA 数据仅用于生成数值拟合,拟合后的结果存储在.ZST 文件中用于后续光线追踪和在不同分析中显示结果。值得一提的是,区别于一些solution的点在于,有了STAR,FEA数据中非均匀格点将被支持:将 2D 表面形变转换为非均匀网格矢高数据将 3D 温度分布情况转换为非均匀折射率分布

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

序列模式模擬Laser Diode (雷射二極體) 光源

前言雷射二極體 (Laser Diode,以下簡稱LD) 由於體積小、同調性、單色等優點,十年來逐漸被應用在各種軍事或商業產品中。無論哪種LD,其結構中一定都包含一個主動層,雷射光便是從主動層中通過激發與共振的過程後出光。雖然主動層也有材料、折射率等各種考量,但對於光學工程師來說,我們僅關心其出光的型態如何在OpticStudio中模擬。跟一般雷射不同的是,LD的光束通常發散角度很大。對於一些主動層開口在側面的類型來說,光束甚至不是圓形,而是橢圓的型態,且X與Y方向上焦點位置不同,即所謂像散 (Astigmatism)  的特性。雷射的出光形狀以及強度等結構,會跟主動層的設計有很大關係,雖然從波導理論的角度來看,我們知道矩形的主動層並不會產生完美的高斯光束,但一般LD其光型結構跟高斯光束通常很接近 (能量較弱兩側略為可能不同),因此常見的方法是用高斯光束來模擬LD,這也是本文要使用的方式。以下我們將說明在已知X與Y方向散角下,如何以光線方式模擬高斯強度分布、橢圓光束、以及像散 (Astigmatism) 等特性。注意1:此文章將說明如何在序列模式中用 “光線” 描述雷射光束。由於雷射為高同調性光源,光束在傳播上干涉、繞射的效應強,而光線模型對於繞射效應的模擬是有限的,非所有狀況適用。當繞射效應的影響很重要時,應該採用物理光學傳播 (POP) 來模擬該系統。以下是幾種常見,可能光線模型不適用,須小心對待的狀況。1. 傳播距離長。雷射在瑞利距 (Rayleigh Range) 前後的行為可能有很大差異,無法用光線精確預測。2. 光束在系統中有被明顯遮蔽。同調光源在被遮蔽時,在孔徑邊緣會有強烈的繞射,而讓光線後續傳播中,產生與光線預測不同的結果。3. 尋找最小光斑位置。光線預測的最小光斑位置與繞射傳播預測的位置可能會有不同。聚焦時的光點大小預測可能也會不同。注意2:此方法假設光束為單一模態,也就是高斯模態,超過一個模態以上,須改用物理光學傳播模擬。 不考慮Astigmatism的模擬方法沒有Astigmatism特性時,我們假設雷射二極體是點光源,帶有高斯的強度分布,以及指定散角的橢圓分布。現在讓我們先開新檔案,然後把物距改為100,因為現在雷射是從物面出發的點光源。讓我們先做一些簡單計算假設我們的二極體雷射在兩個方向上散角如下:X方向的FWHM為25°Y方向的FWHM為

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 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。

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