光學設計完成后，下一階段就是為光學元件創建機械封裝。除了提供光學系統的保護和布局安裝外，透鏡和反射面的安裝設計還將引入機械導入光源。此外，這些機械元件還可以作為散熱器，為光學元件散熱。我們將在稍后的過程中探討這兩個問題，但現在我們將專注于光機械設計。OpticStudio 和 OpticsBuilder 之間的交互可大幅簡化這一過程。Prepare for OpticsBuilder 工具能導出光學系統，且導出格式方便光機工程師直接在他們的 CAD 工具中打開系統，其中包含創建光機系統所需的所有信息。

光機械系統整體創建完成后，整個設計便可以輕松導出到 OpticStudio 非序列模式。OpticStudio 非序列模式能夠將每個物體視為探測器，以計算系統中每個光學器件和機械表面上的吸收通量。額外的探測器可以記錄鏡頭體內的吸收通量。當激光以光束的形式在系統中傳播，我們可以記錄它們與元件的每一次相互作用。

通過利用 ZOS-API 的強大功能，此階段可以使用腳本自動檢索存儲在探測器上的通量數據，并為滿足FEA軟件包的輸入要求而配置輸出。此外，系統幾何結構也將作為 CAD 元件導出到 FEA 工具中。

打開附件中的 ‘Lens-3P_D25.4_2022.zar’ 文件。我們希望從系統中獲取有關吸收通量的信息，并將這些數據用于 FEA 分析。要繼續下一步，我們首先使用文件……轉換……轉換為NSC組（the File…Convert…Convert to NSC Group）工具將我們之前優化的序列模式系統轉換為非序列模式。

在轉換過程中，該工具將自動添加光源和探測器。反射面將自動轉換為離軸反射鏡物體（物體 4）。

自動生成的非序列模式文件中，物體將根據相對位置情況進行定位放置（如在序列模式系統中），而不是直接在全局坐標中定義它們的位置。這可以從非序列元件編輯器（NSCE）中的參考物體數據欄中看到。在我們添加體探測器物體之前，可以方便地將所有元件的參考物體修改為參考全局坐標。

以前用作坐標參考的空物體不再需要，并且可以在修改參考坐標后安全刪除。

在本例中，我們使用能更好地代表我們的激光光束波形的高斯光源來替換自動生成的橢圓光源物體。光束尺寸和位置是兩個與高斯光源物體相關的特定參數。要生成準直光束，請將位置參數保留為零。光束尺寸參數定義了照度中 1/e^2 點處的光束半徑。在本例中，我們將功率（瓦特）設置為800W，光束尺寸為 5mm，并為高斯光源指定 20 條布局光線和 1e6 條分析光線。

除了添加體探測器物體，我們還將打開所有光學和光機元件的 物體作為探測器（Object is A Detector） 選項。這將幫助我們記錄這些物體表面吸收的照度。可以將任意形狀的大多數物體用作探測器來記錄非相干照度數據。這包括具有平面的物體，例如多邊形、STL 和矩形體物體。該選項可以在物體屬性……類型……探測器部分下啟用。選中該選項后，用于繪制物體的每個單獨的三角面可以變成單個像素，像素的數量與該物體的繪圖分辨率相關。探測到的輻照度既可以在實體模型中直觀地顯示，也可以在探測器查看器的文本選項卡中顯示為文本列表。

我們在NSCE中突出顯示第 2-6 行，打開物體屬性……類型（Object Properties…Type）并勾選物體作為探測器（ 'Object Is A Detector'）選項。在繪圖（Draw）選項卡下，將繪制分辨率調整為高，這將增加用于渲染該物體的像素數/網格密度。

在非序列模式下測量的吸收通量同時考慮了由膜層引起的表面吸收和鏡頭材料的體吸收。透射元件具有抗反射膜層，反射鏡具有高反射膜層。我們在本例中使用了簡單的 IDEAL 膜層，格式為 IDEALT R TIR。語法中的三個強度系數分別表示透射 T、反射 R和全內反射 TIR。吸收系數通過 A = 1.0 - R - T 自動計算，以表示能量吸收效率。如果省略了 TIR 值，則假定其值為 1.0。我們在膜層文件中添加了以下兩種 IDEAL 膜層，以備后續使用。可以通過點擊庫……膜層工具……編輯膜層文件（Libraries…Coating Tools…Edit Coating File）來完成編輯。我們將編輯好的膜層文件保存為“COATING_LASER.DAT”。

如需應用膜層，請選擇物體屬性下的膜層/散射（Coat/Scatter）選項卡。膜層將應用于物體的各個表面上。反射鏡的前面和側面采用 HR_LASER 膜層，透射元件（鏡頭和保護窗）的前面和背面采用 AR_LASER 膜層。隨后，當添加了陽極氧化鋁機械部件后，列出的 AL_LASER 膜層將應用于機械封裝元件表面。

在本例中，我們使用熔融石英作為鏡頭材料。它的吸收率低，熱穩定性高。OpticStudio 使用比爾定律，根據材料庫中該材料可用的內部透射數據計算吸收。默認紅外材料庫中的 F_SILICA 材料在 0.3-2.3um 的波長范圍內具有理想的透射值 1。為了準確模擬 F_SILICA 的體吸收，我們需要輸入真實的透射數據。然而，我們無法修改 OpticStudio 提供的默認材料庫中的數據。保存（SAVE）按鈕變為灰色。

要使用 F_SILICA 的真實體吸收數據，請參考 OHARA網站，我們應先將上述材料庫保存為新的自定義材料庫，例如 MYCATALOGAGF。然后，我們可以在這個自定義玻璃庫中編輯 F_SILICA 的透射數據，如下圖所示。

http://www.oharacorp.com/fused-silica-quartz.html

接下來，我們需要在系統選項……材料庫部分加載這個新的自定義玻璃庫 MYCATALOGAGF。

經過這些修改，我們的系統現在可以導出到 OpticsBuilder，我們將在下一篇文章中完成這一操作。

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