光學(xué)元件
關(guān)注創(chuàng)建者：會爬樹的豬 創(chuàng)建時間：2019-04-03
光學(xué)元件的視頻教程
MCGrating 光柵設(shè)計軟件
包含衍射光柵、結(jié)構(gòu)、衍射光學(xué)元件、光伏系統(tǒng)和光譜光柵。光柵的特征尺寸可以從納米到毫米量級。同時可以計算衍射效率、近場、偏振、反射、透射以及內(nèi)部場。全息光柵、布拉格光柵、表面光柵、光子晶體、衍射光束分束器、偏光器、抗反射各種定制特性可以使用戶分析和優(yōu)化用戶自定義結(jié)構(gòu)的光柵。這些包括導(dǎo)入測量的高度輪廓以及使用公式描述一個高度輪廓的可編程高度輪廓或者折射率分布介質(zhì)。
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使用Ansys Lumerical 設(shè)計III-V電吸收調(diào)制器
在加入Lumerical之前，他有多年光學(xué)仿真工具使用經(jīng)驗，并曾于日本IBM研究所、臺灣TSMC、荷蘭ASML等公司之研發(fā)部門任職，從事硅光元件、微影制程、以及極紫外光刻機(jī)開發(fā)。
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Ansys Lumerical光子集成電路PIC 有源器件的設(shè)計與仿真
講師簡介：陳奕豪(Yi-Hao Chen)畢業(yè)于臺灣大學(xué)電機(jī)系，后于美國密西根大學(xué)電機(jī)研究所主修光學(xué)，研究奈米光學(xué)元件取得電機(jī)博士學(xué)位。他于2019年加入臺灣Lumerical，現(xiàn)為臺灣Ansys Lumerical應(yīng)用工程師，主要負(fù)責(zé)亞太地區(qū)技術(shù)支持、協(xié)助客戶使用Lumerical產(chǎn)品進(jìn)行研發(fā)工作。
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光學(xué)元件的實例教程
自由曲面光學(xué)元件可以實現(xiàn)傳統(tǒng)光學(xué)元件無法實現(xiàn)的功能。然而，它們的加工與拋光需要復(fù)雜專業(yè)的加工設(shè)備，制造自由曲面光學(xué)元件的過程困難且價格昂貴。
以色列理工學(xué)院（Israel Institute of Technology）的研究人員開發(fā)了一種通過塑造大量可固化液體聚合物來制造自由形狀光學(xué)元件的方法，從而實現(xiàn)具有高表面質(zhì)量的自由形狀部件的快速成型。
該方法是基于控制可固化光學(xué)液體和浸沒液體之間界面的最小能量狀態(tài)，通過指定一個幾何邊界約束，并提供了一個給定邊界的解析解，來制造亞納米表面粗糙度的自由曲面組件。
這項工作會使定制光學(xué)元件的樣品制作速度更快，適用于各種應(yīng)用，包括矯正鏡片、增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實、自動駕駛汽車、醫(yī)療成像和天文學(xué)。
研究團(tuán)隊負(fù)責(zé)人Moran Bercovici表示，該方法可以實現(xiàn)非常光滑的表面，并且不需要使用復(fù)雜的制造設(shè)備，制造過程也相對容易，我們可以在幾分鐘內(nèi)制造出亞納米表面粗糙度的自由形狀部件。而且，與3D打印等其他原型制作方法不同的是，即使制造組件的體積增加，制造時間仍然很短。
具有亞納米表面粗糙度的自由曲面光學(xué)元件可以在幾分鐘內(nèi)通過液體體積成型
研究人員Omer Luria說，目前，光學(xué)工程師要為特殊設(shè)計的自由形狀元件支付數(shù)萬美元，還要等上幾個月才能拿到，我們的技術(shù)將從根本上減少復(fù)雜光學(xué)原型的等待時間和成本，這將大大促進(jìn)新型光學(xué)設(shè)計的發(fā)展。
研究團(tuán)隊開始進(jìn)行這項研究的初衷是開發(fā)一種方法來制造矯正眼鏡的鏡片。研究人員Valeri Frumkin說：“我們開始尋找一種簡單的方法來制造高質(zhì)量的光學(xué)組件，不依賴機(jī)械加工或復(fù)雜昂貴的制造設(shè)備。后來，我們發(fā)現(xiàn)，可以擴(kuò)展我們的方法來產(chǎn)生更復(fù)雜和有趣的光學(xué)表面形狀。”
展開 綜觀以上，TIR Lens 之設(shè)計須考量澆口尺寸、分模線等限制，由注塑成型實驗得知，元件之成型優(yōu)劣取決于熔膠進(jìn)入澆口之速度與方向。高質(zhì)量TIR 元件須留意殘留應(yīng)力影響的效應(yīng)，利用 Moldex3D分析工具，可協(xié)助產(chǎn)品設(shè)計與成型參數(shù)最適化之驗證。而在噴痕與包封之研究中，實際上還須留意三維充填效應(yīng)，以減少二次包封及降低翹曲。
圖 1：Moldex3D 分析結(jié)果之溫度分布剖面
圖 2：產(chǎn)品因噴泉效應(yīng)導(dǎo)致噴流痕及氣泡
塑膠光學(xué)注塑成型技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展
精密光學(xué)元件制程中最重要的就是要應(yīng)用到精密元件的注塑成型制作技術(shù)，目前對光學(xué)元件注塑成型技術(shù)的研發(fā)，著重精密微注塑成型設(shè)備與微光學(xué)模具的開發(fā)制造。其中尤以微光學(xué)模具的開發(fā)制造最為關(guān)鍵與缺乏。綜合來說，光學(xué)精密元件在精密制程方面待開發(fā)的關(guān)鍵議題，在于微注塑成型機(jī)的光學(xué)模仁之設(shè)計與開發(fā)；不僅比傳統(tǒng)注塑成型模具復(fù)雜，精度要求也較高，目前較缺乏深入而有系統(tǒng)的研究。唯有在實驗和理論兩方面共同努力，以求更深入的探討，進(jìn)而建立應(yīng)用的通則，支援未來光電產(chǎn)業(yè)界對相關(guān)元件制作技術(shù)的掌握，俾可加速臺灣光電產(chǎn)業(yè)之技術(shù)提升。
注塑成型光學(xué)鏡片近來已大量應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品，然而厚度變化大與低殘留應(yīng)力之要求，提高了鏡片制造的困難度。光學(xué)元件在 3C 產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛，無論是成像或非成像，光學(xué)元件在手機(jī)的相機(jī)、平面顯示器的背光模組及 LED 照明等產(chǎn)業(yè)需求非常明確，因此光學(xué)元件之注塑成型模具設(shè)計與分析有其必要性，而且是相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展之關(guān)鍵技術(shù)。在此產(chǎn)業(yè)里不乏老字號的光學(xué)廠商。由于近年數(shù)位影像產(chǎn)品的市場崛起，光學(xué)元件產(chǎn)業(yè)與市場方有嶄新的風(fēng)貌，尤其是數(shù)位相機(jī)與影像手機(jī)的市場快速發(fā)展，讓光學(xué)元件與鏡頭產(chǎn)業(yè)欣欣向榮，呈現(xiàn)有史以來的榮景。
展開 在表面12后面再插入坐標(biāo)間斷面(表面13)，將透鏡2后的光學(xué)元件返回到初始結(jié)構(gòu)位置。
任何光學(xué)元件都可以使用相同的方法，在任意坐標(biāo)系統(tǒng)偏心和傾斜光學(xué)元件。
最后一個注意事項：當(dāng)設(shè)置軸外點中心點時，我們可以隱藏一些坐標(biāo)間斷面。當(dāng)我不經(jīng)常更改中心點位置時，這樣可以簡化鏡頭數(shù)據(jù)編輯器。下圖顯示了簡化之后的鏡頭數(shù)據(jù)編輯器。點擊需要隱藏的表面，右擊選擇“隱藏面”，即可隱藏該表面。
總結(jié)
坐標(biāo)間斷可以以任何一點為中心傾斜和偏心光學(xué)表面或者光學(xué)元件組，而保持其他光學(xué)元件位置不變。
通常，為了使鏡頭元件傾斜或者偏心，首先將坐標(biāo)間斷移動到我們期望的中心點，進(jìn)行傾斜或者偏心，并從中心點返回。在鏡頭元件后，以同樣的操作撤銷元件后面光學(xué)元件的偏心或傾斜。
該方法適用于任何傾斜或者偏心的組合。
使用全局坐標(biāo)來檢查坐標(biāo)中斷是否設(shè)置準(zhǔn)確。
為了簡化鏡頭數(shù)據(jù)編輯器，隱藏不經(jīng)常使用的行。
展開 坐標(biāo)間斷可以以空間任何一點為中心傾斜和偏心光學(xué)表面或者光學(xué)元件組，而保持其他光學(xué)元件位置不變。
本文我們將介紹：
·
不影響其它
光學(xué)元件位置的前提下，如何以光學(xué)元件前端點、中心以及空間任意一點為中心傾斜/偏心光學(xué)元件
·
如
何利用全局坐標(biāo)檢查傾斜后整個光學(xué)系統(tǒng)
范例文件初始結(jié)構(gòu)
范例文件的光學(xué)系統(tǒng)由3片凸平透鏡構(gòu)成,其中 3D Layout 以及鏡頭數(shù)據(jù)編輯器 ( LDE )圖如下所示
注意圖中 A、B、PP 點為軸上固定點，其位置分別與未經(jīng)傾斜或者偏心時透鏡2前、后表面中心位置以及透鏡2中心位置相同。
從 LDE 中可以看出物體位于無窮遠(yuǎn)，光闌位于透鏡1前表面，第六行和第七行為透鏡2的前后兩個表面。為了方便觀察，我們用半徑為無窮大的平面將透鏡分隔開(表面5、9和12)。
展開 近年來人們開始研究二元光學(xué)元件(BOE)在光束整形方面的作用。二元光學(xué)元件是在計算機(jī)制全息圖和相息圖研究發(fā)展的基礎(chǔ)上，利用計算機(jī)設(shè)計和微電子加工技術(shù)研制成的一種高效率的新型光學(xué)元件。由于它能靈活控制波前，因此在光束整形方面有著廣泛的應(yīng)用前景。
二元光學(xué)的優(yōu)點——高衍射效率；獨特的色散性能；更多的設(shè)計自由度；寬廣的材料選擇；獨特的光學(xué)功能。
圖1表面進(jìn)行劃分從而形成一個二元光學(xué)元件
二元光學(xué)器件分為主階次和帶有幾個次階次的連續(xù)界面。在二元光學(xué)中，每個主階次上的次階次數(shù)目通常設(shè)置為2、4、8等。GLAD中產(chǎn)生二元光學(xué)元件命令如下所示：
binary/lens/surface kbeam xrad yrad level nlevels
int2phase/two kbeam1 kbeam2 [2.*pi*(rindex-1)/lambda]
binary/lens/phasescreen ibeams rindex xrad yrad level nlevels
binary/lens/residual ibeams rindex xrad yrad level nlevels
binary/surface kbeam level nlevels
這些命令執(zhí)行的是產(chǎn)生二元光學(xué)的光柵和透鏡，其二元光學(xué)表面可以由binary/surface 命令產(chǎn)生，并直接或者間接依靠 int2phase、int2waves、sfocus起著相位屏的作用。二元光學(xué)表面可以圖示為plot的強度項。
binary/surface 命令能夠?qū)⑷我夥植嫉墓鈭鲛D(zhuǎn)化為二元光學(xué)器件的面形。
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光學(xué)元件的最新內(nèi)容
如何對衍射光學(xué)元件進(jìn)行仿真和設(shè)計？
衍射光學(xué)元件的復(fù)雜性和小尺度使其成為了3D電磁仿真軟件的理想備選方案。例如，對于超透鏡，仿真可以幫助研究人員檢查元原子的位置和大小，以對光通過不同布局的衍射進(jìn)行仿真。仿真可幫助設(shè)計人員分析由衍射光學(xué)元件調(diào)制時的場分布、遠(yuǎn)場方向圖和波前變化。
這是由于大多數(shù)光學(xué)元件的彎曲性質(zhì)造成的，它們將圖像投影到曲面上，而不是平面上。它被定義為Δz和Φ之間的函數(shù)。
? 折超混合系統(tǒng)設(shè)計，適配輕量化成像需求
軟件的折超混合設(shè)計模塊支持傳統(tǒng)折射光學(xué)元件與超表面元件的混合建模與優(yōu)化，為超薄成像系統(tǒng)提供靈活的設(shè)計方案。
該方法適用于光線在自由空間傳播，剪裁光束的光學(xué)元件應(yīng)該小心處理。正如空間濾波器，非常小的孔徑需要光場的重新合成以精確的模擬光束的剪裁。使用一個簡單的例子，Gabor分解已經(jīng)證實可以準(zhǔn)確的模擬激光系統(tǒng)中空間濾波器的影響。Gabor分解的其他應(yīng)用包括：具備混合模式的空間濾波器的使用、單色儀縫隙孔徑和楊氏縫隙/小孔干涉儀。
摘要
光柵是光學(xué)中最常用的衍射元件之一。如今，它們經(jīng)常被用于復(fù)雜的系統(tǒng)中，并與其他元件一起工作。在這種情況下，非常需要將光柵不僅僅是作為孤立的元件來模擬，而是與系統(tǒng)的其余部分結(jié)合，以評估整個系統(tǒng)性能。VirtualLab Fusion提供了一個獨特的光柵元件，允許在光路中輕松地包含各種不同形狀的光柵，無論是一維周期光柵(層狀)，二維周期光柵，或體(布拉格)光柵。本用例介紹了該元件的功能，包括光柵級次的設(shè)置和堆棧的定位
配合優(yōu)質(zhì)的大尺寸光學(xué)元件，確保了整個圖像的高清晰度、低失真和均勻衰減。
革命性的線掃描功能
PI 640i G7 徹底革新了玻璃行業(yè)的線掃描概念。借助免費的 PIX Connect 軟件，用戶可以輕松實現(xiàn)玻璃線的溫度測量。該功能將熱像儀的二維圖像轉(zhuǎn)換為沿單條線的連續(xù)溫度變化顯示，從而實現(xiàn)對溫度波動的精準(zhǔn)監(jiān)控與分析。
有關(guān)使用坐標(biāo)間斷的進(jìn)一步討論，請查看文章：ZEMAX | 如何傾斜和偏心序列光學(xué)元件。
基于此，在將測得的干涉儀數(shù)據(jù)附加到 OpticStudio 中的表面之前，需要執(zhí)行以下準(zhǔn)備步驟，具體取決于表面是反射的還是折射的，以及它是折射元件的前（左）還是后（右）表面。
馬耳他十字現(xiàn)象16天前
過濾或控制偏振的光學(xué)元件，如雙折射波片和偏振片，可以準(zhǔn)確的模擬。FRED偏振模型中一些簡單例子包括吸收二向色性和線柵偏振片，方解石半波片，和馬耳他十字現(xiàn)象。這些特性的每一個都可以應(yīng)用到更復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)中，如液晶顯示（LCDs）、干涉儀和偏光顯微鏡。
馬耳他十字現(xiàn)象
馬耳他十字是正交放置的線偏振片之間的雙折射材料形成的干涉圖樣。
衍射光學(xué)元件設(shè)計與優(yōu)化
3. 周期性微納結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計
4.超表面微納結(jié)構(gòu)
下午
2. 衍射光學(xué)元件設(shè)計與優(yōu)化
3. 周期性微納結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計
5. 微納加工工藝方案
6.
4
先進(jìn)顯微鏡系統(tǒng)的物理光學(xué)級仿真
顯微鏡系統(tǒng)的設(shè)計
通過瑞利判據(jù)對顯微鏡物鏡進(jìn)行分辨率研究
熒光顯微鏡的彩色效應(yīng)分析
高NA傅里葉顯微鏡單分子成像
高NA顯微鏡系統(tǒng)分析偶極子源的PSF
顯微鏡系統(tǒng)中來自光圈的衍射
5
光學(xué)系統(tǒng)的公差分析
考慮加工公差下的傾斜光柵魯棒性優(yōu)化
鏡頭粗糙度對PSF的影響
衍射光學(xué)元件的加工圓角和高度公差分析
