冷反射的案例
SYNOPSYS?前視紅外輻射計（FLIR）設計， 冷反射效應
我們希望冷反射彌散斑比那要大得多。
RGHOST鬼像分析
在Command Window中輸入MGH
按上圖數據，點擊RGHOST
優化表面3的冷反射
點擊 按鈕打開C30M2.MAC
點擊 按鈕
在Command Window中輸入NAR
透鏡得到了很大改善，表面 3 上的冷反射達到了我們的目標。然而，現在來自表面 7 的冷反射低于我們的極限。
優化表面7的冷反射
在AANT文件中加入命令LLL .23 1 .1 A NAR 7
點擊 按鈕運行C30M2
在Command Window中輸入NAR
總結
本例講述了什么是冷反射，NAR透鏡冷反射特性，GHPLOT不良冷反射透鏡圖，PSPRD衍射點擴散圖，RGHOST鬼像分析，優化冷反射。
展開 SYNOPSYS?前視紅外輻射計（FLIR）設計， 冷反射效應
我們希望冷反射彌散斑比那要大得多。
RGHOST鬼像分析
在Command Window中輸入MGH
按上圖數據，點擊RGHOST
優化表面3的冷反射
點擊 按鈕打開C30M2.MAC
點擊 按鈕
在Command Window中輸入NAR
透鏡得到了很大改善，表面 3 上的冷反射達到了我們的目標。然而，現在來自表面 7 的冷反射低于我們的極限。
優化表面7的冷反射
在AANT文件中加入命令LLL .23 1 .1 A NAR 7
點擊 按鈕運行C30M2
在Command Window中輸入NAR
總結
本例講述了什么是冷反射，NAR透鏡冷反射特性，GHPLOT不良冷反射透鏡圖，PSPRD衍射點擴散圖，RGHOST鬼像分析，優化冷反射。
展開 SYNOPSYS 光學設計軟件課程二十七：理解冷反射效應
冷反射發生了什么？在命令窗口輸入NAR
鏡頭得到了很大改善。事實上，表面8上的冷反射效應變得比我們的目標更大。為什么？這個鏡頭來自專利文獻，我們懷疑原設計師完全忽略了冷反射效應。當我們重新優化它時，我們發現它很容易控制。
但現在表面9的冷反射低于我們的極限。我們也為該表面添加目標并重新優化，然后在表面10處執行相同的操作，結果很好。現在所有表面都接近或超過極限。
冷反射效應通常不難控制，但是如果你忘記查看NAR列表，并且不控制值，你可能最終得到一個非常糟糕的結果。
Ansys Zemax | OpticStudio 的冷反射分析宏
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本文將演示如何在具有制冷型探測器的紅外系統中分析冷反射效應。冷反射圖像是由光學系統表面反射形成的制冷型探測器的圖像，當(近)對焦時，在圖像中將產生一個黑暗的中心斑點。
分析將從使用OpticStudio的鬼像分析生成鬼像文件開始，并收集每個文件的漸暈和傳輸數據。
冷反射積分系數是根據用戶輸入的溫度數據(外殼、探測器和環境)計算出來的。表面NITD貢獻和總NITD結果會顯示在圖中并且數字NITD數據會被寫入一個文本文件。
簡介
冷反射效應是致冷型紅外系統中一種著名的現象，它是由探測器與殼體的巨大溫差引起的。
鏡片鍍膜的抗反射性能的不完善會導致殘留的熱輻射從每個鏡片表面返回。熱殼體的部分輻照度也到達探測器。如果鏡頭設計不當，就會在圖像上產生可分辨的對比度差異。
對于固定的鏡頭位置和機架溫度，這種對比度差可以通過電子非均勻性校正算法來消除。但這些參數的改變會導致冷反射圖案的回歸。因此，冷反射分析是制冷型紅外探測器設計過程中一個非常重要的部分。
定義冷反射引起的溫差
附件中的宏“Narcissus.zpl” 可以計算使用制冷型探測的紅外鏡頭的冷反射引入等效溫差(NITD)。其計算過程使用了以下公式1,2:
σij = 從表面j落在冷卻型探測器表面的反射輻射的立體角與探測器像元i的冷屏蔽立體角的比值。
t0(λ) = 從第一透鏡表面到探測器的平均透射率。
ti(λ) = 從探測器到我們關心的表面i的平均透射率。
以上等式機基于下假設：
假設探測器的歸一化光譜響應在工作波長上是恒定的，所以這個參數在計算中不需要。
大氣透射率假設為1，這意味著NITD參考的是鏡頭前面的環境溫度。
假設應用在透鏡表面的所有鍍膜的性能在工作波長上是恒定的。
展開 
ZEMAX | OpticStudio 的冷反射分析宏
本文將演示如何在具有制冷型探測器的紅外系統中分析冷反射效應。冷反射圖像是由光學系統表面反射形成的制冷型探測器的圖像，當(近)對焦時，在圖像中將產生一個黑暗的中心斑點。
分析將從使用OpticStudio的鬼像分析生成鬼像文件開始，并收集每個文件的漸暈和傳輸數據。
冷反射積分系數是根據用戶輸入的溫度數據(外殼、探測器和環境)計算出來的。表面NITD貢獻和總NITD結果會顯示在圖中并且數字NITD數據會被寫入一個文本文件。
作者 Serhat Hasan, shaslan@aselsan.com.tr
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簡介
冷反射效應是致冷型紅外系統中一種著名的現象，它是由探測器與殼體的巨大溫差引起的。
鏡片鍍膜的抗反射性能的不完善會導致殘留的熱輻射從每個鏡片表面返回。熱殼體的部分輻照度也到達探測器。如果鏡頭設計不當，就會在圖像上產生可分辨的對比度差異。
對于固定的鏡頭位置和機架溫度，這種對比度差可以通過電子非均勻性校正算法來消除。但這些參數的改變會導致冷反射圖案的回歸。因此，冷反射分析是制冷型紅外探測器設計過程中一個非常重要的部分。
定義冷反射引起的溫差
附件中的宏“Narcissus.zpl” 可以計算使用制冷型探測的紅外鏡頭的冷反射引入等效溫差(NITD)。其計算過程使用了以下公式1,2:
σij = 從表面j落在冷卻型探測器表面的反射輻射的立體角與探測器像元i的冷屏蔽立體角的比值。
t0(λ) = 從第一透鏡表面到探測器的平均透射率。
ti(λ) = 從探測器到我們關心的表面i的平均透射率。
展開 VirtualLab Unity應用：投影顯示中的冷反射膜
在本案例中，采用多個周期的對稱膜堆作為初始結構，通過拓寬截止帶和減小通帶波紋，設計出一種能夠在45°入射角下反射可見光并透過紅外光的冷光鏡。
在投影機中，光學薄膜在提高光學效率和減少光損耗方面發揮著重要作用，其中冷光鏡是一個關鍵部分。冷光通過反射光源中的可見光并允許紅外光透過，有助于提高圖像質量并減少系統中的熱負荷。
摘要
設計一款冷反射鏡，在初始膜系結構的基礎上，通過拓寬截止帶并減小通帶波紋，以提升整體光譜性能，目標是在45°入射角下實現400–690?nm波段內平均透射率低于1%，在750–1100?nm波段內平均透射率高于99%。
應用場景
設計結果如圖所示，45入射時，截止帶平均反射率<1%, 通帶平均反射率大于99%，滿足設計指標。
設計結果
關于項目合并功能的更多信息:
Tutorial: Merge Project
使用光譜圖中的“項目合并”功能，將三個中心波長不同的膜系進行疊加，并預覽合并后的光譜響應，從而實現截止帶的拓寬。圖中的紅色曲線為合并后的光譜結果，可見截止帶寬度得到了顯著提升。
展開 VirtualLab Unity應用：投影顯示中的冷反射膜
冷光通過反射光源中的可見光并允許紅外光透過，有助于提高圖像質量并減少系統中的熱負荷。
在本案例中，采用多個周期的對稱膜堆作為初始結構，通過拓寬截止帶和減小通帶波紋，設計出一種能夠在45°入射角下反射可見光并透過紅外光的冷光鏡。
應用場景
設計一款冷反射鏡，在初始膜系結構的基礎上，通過拓寬截止帶并減小通帶波紋，以提升整體光譜性能，目標是在45°入射角下實現400–690?nm波段內平均透射率低于1%，在750–1100?nm波段內平均透射率高于99%。
?
設計結果
設計結果如圖所示，45入射時，截止帶平均反射率<1%, 通帶平均反射率大于99%，滿足設計指標。
設計流程
初始結構是一個周期性的對稱膜堆：（0.5H L 0.5H)^10。
使用公式工具構建了上述膜系作為基礎結構，右圖展示了其在可見光波范圍內45°入射時的光譜?？梢钥闯龃藭r通帶波紋較大，截止帶的寬度也不達標。
關于公式工具的更多信息: Tutorial: Formula Tool
使用光譜圖中的“項目合并”功能，將三個中心波長不同的膜系進行疊加，并預覽合并后的光譜響應，從而實現截止帶的拓寬。圖中的紅色曲線為合并后的光譜結果，可見截止帶寬度得到了顯著提升。
關于項目合并功能的更多信息: Tutorial: Merge Project
膜堆疊加后的項目如上圖所示，可以看到此時的截止帶已經滿足了指標，但通帶平均透射率仍不達標且有較多波紋。
通過 Nelder-Mead 算法優化所有層的厚度，目標是在45°入射時，750-1100 nm最大化透射率，400-690 nm最小化透射率。
展開 紅外系統雜散光難管控？OAS精準助力高質量成像
OAS 光學軟件 | 紅外冷反射案例分析
01前言
在紅外光學系統中，冷反射現象是影響成像質量的關鍵因素之一。當系統內部低溫表面反射紅外輻射并干擾探測器正常接收信號時，會產生雜散光，導致圖像出現偽影、對比度下降等問題，嚴重影響紅外熱成像系統的探測精度與可靠性。
因此，有效分析和抑制紅外冷反射，對提升紅外光學系統性能至關重要。OAS 光學軟件憑借其強大的光學仿真與分析功能，為解決此類問題提供了高效的技術手段。
02案例描述
在制冷型紅外熱成像系統中，冷反射抑制面臨兩大核心難點：一是如何準確識別和量化各光學表面對冷反射的貢獻程度；二是在保證關鍵性能指標的前提下，對冷反射進行有效抑制。
針對這一難點，本文提出一種基于 OAS 光學軟件的紅外冷反射全鏈路分析方案：系統以長波紅外熱成像鏡頭為研究對象，涵蓋模型構建、光源精確配置、光線追跡、數據分析及優化設計等多個環節。
方案的核心在于利用 OAS 軟件的非序列光線追跡技術，建立從光源到探測器的全鏈路仿真模型，精準鎖定冷反射的主要貢獻面，進而對相關光學表面進行針對性優化。
03冷反射現象的形成機理
冷反射效應源于制冷型紅外系統中探測器與外殼之間的巨大溫差。在紅外熱成像系統中，制冷探測器通過前面光學表面的反射，使探測器探測到自身的像，形成邊緣亮而中心暗的黑斑現象，被稱為“冷反射”現象。
其物理機制可歸納為：制冷型探測器的探測度較非制冷型高出1至2個數量級，這使得系統對微弱信號變化極為敏感。當光學鏡片的鍍膜抗反射性能不完善時，殘留的熱輻射從每個鏡片表面返回，部分殼體熱輻射也到達探測器，從而形成可辨別的對比度差異。
探測器除了接收正常成像的景物輻射外，還通過光學鏡片表面的微弱反射，接收到本身及周圍低溫腔冷環境的影像，形成冷像。
展開 紅外系統成像模糊不清？OAS 光學軟件精準攻克難題
利用 OAS 軟件，光學工程師能夠在設計階段高效地預測和分析冷反射問題，避免因實際測試發現問題而導致的設計返工，顯著縮短產品研發周期，降低研發成本。
版本更新 | SYNOPSYS? 新界面版本（V2.104）和經典版本（V16.104）更新說明
(1) 精簡了鬼像分析菜單，將以前在兩個獨立對話框中顯示的 "二次反射鬼像圖表 "和 "二次反射特殊鬼像路徑 "合并為一個對話框，標題為 "二次反射鬼像圖表"。在這個新對話框中，可以單擊選項框激活單獨鬼像路徑分析選項。
(2) 在二次反射鬼像分析（包括單獨路徑分析）中，更新了點列圖、曲面圖和偽彩色圖的繪制圖形。
3. 更新了冷反射分析菜單。
(1) 在圖像分析菜單中為冷反射分析創建一個新菜單項。冷反射分析以前包含在鬼像分析菜單中。
(2) 創建新的全視場冷反射 (FNAR) 分析圖形用戶界面。FNAR 數據現在可在新界面的 "數據 "選項卡中查看。
(3) "冷反射分析圖 "中更新了點列圖、曲面圖和偽彩色圖的繪制圖形。
4. ISO繪圖
(1) 添加選項，可以使用 "自定義單位 "或"（指定波長）光圈 "在表面格式/3中標注公差。
(2) 將表面表格分成兩種形式："表面 "用于標準表面規格，"表面-紋理 "用于表面紋理規格。
新界面版本（V2.104）
問題修復
1. 修復了非零 GBAR 的離焦衍射 MTF 分析 (TFMTF) 結果不正確的問題；
2. 修復了在 MAP 創建的表面矢高中，X 軸和 Y 軸反轉的問題。
經典版本（V16.104）
1. 修復了非零 GBAR 的離焦衍射 MTF 分析 (TFMTF) 結果不正確的問題。
展開 Lumerical案例 | 垂直腔面發射激光器(VCSEL)結構導入、反射率和冷腔模擬
重要模型設置
冷腔模擬：要運行冷腔模擬，必須啟用VCSEL求解器“General”選項卡中的“calculate cold cavity spectrum”選項。
反射率分析：為了計算整個VCSEL結構的反射率光譜，必須在VCSEL求解器“General”選項卡中的“reflectivity structure group”選項中選擇“All”。如果對某個子組的反射率感興趣，則必須在“reflectivity structure group”選項中選擇該子組。反射率分析的波長范圍以及入射角可以在VCSEL求解器“Reflectivity”選項卡中設置。反射率分析結果可以在分區后或運行模擬后進行可視化。
圓柱軸：由于VCSEL求解器支持圓柱對稱的VCSEL，因此在VCSEL求解器“Optical”選項卡下的“General”選項卡中正確設置圓柱對稱軸非常重要。模擬區域也必須正確設置，以使對稱軸與VCSEL軸相對應。
波長/頻率：執行本征模分析時，“Optical”選項卡下的“Model Analysis”選項卡要求輸入單個波長/頻率值，以及計算中需要考慮的、圍繞所選值的特征模數量。用于本征模計算的波長/頻率應設置為接近VCSEL的預期工作波長。使用偶極子源運行仿真時，“Model Analysis”選項卡中的輸入對應于偶極子源的波長/頻率范圍。
傅里葉分量的數量：雖然使用2-3個傅里葉分量通常就足夠了，但用戶可以設置更多的傅里葉分量來檢查腔體模式和不同偶極子位置和方向的腔體響應。
軟件申請試用，歡迎聯系摩爾芯創。
展開 
SYNOPSYS? 光學設計軟件
分析、公差和裝配支持
廣泛的分析能力包括： 多診斷式評估選項 (例如:垂軸像差曲線和波像差曲線)、許多基于幾何方法和衍射方法的像質評價選項 (例如：點列圖和MTF)、非序列光線追跡、偏振光線追跡，包括雙折射材料的模擬、通用衍射光束傳播、部分相干1D和2D圖像分析、照明分析、熱紅外冷反射分析、成像質量仿真。
各種視圖與像差曲線、點列圖
對于專用或者定制的分析需求，SYSNOPSYS?提供人工智能，包括先進的數學函數，也可以通過數據庫來獲取和操作各種計算數據。絕大多數分析選項的輸入參數都是可定制的，但是您也不會有如何選擇這些參數的負擔，所有選項都有智能化的默認輸入參數，基于我們對計算算法的軟件知識和工程知識的了解，默認參數的設置都是對于真實世界的問題的模擬。
鬼像和冷反射分析：光學系統中的鬼像是高端光學設計中不可忽視的問題，而冷反射則是帶有低溫接收元件的紅外掃描成像系統所特有的一種現象。SYNOPSYS?提供了四種分析計算方法，用戶可快速地找出造成較嚴重鬼像或冷反射的問題面，并可在優化過程中自動減小或消除其影響。變焦系統設計優化可以直接輸出凸輪曲線。
展開 線上研討會 | SYNOPSYS? V16.104 新版本新功能演示（免費）
以下是本次研討會的具體介紹：
會議大綱
01
SYNOPSYS V16.104版本更新說明
02
SYNOPSYS 鬼像分析實例演示
03
SYNOPSYS 冷反射分析實例演示
會議詳情
會議講師 ：武漢墨光科技資深光學工程師
主辦單位 ：武漢墨光科技有限公司
會議時間 ：2024年5月24日（15:00-16:00）
報名方式
評論留言聯系工作人員
培訓預告 | 第17期《 ASAP 光學系統雜散光分析與控制 》線上培訓火熱報名中
本次培訓即將于2023年9月18日-20日再次開班，以下為本次培訓具體詳情：
培訓大綱
雜散光術語;
輻射度學基礎;
雜散光成因;
雜散光影響、雜散光控制;
雜散光分析和評價方法;
ASAP雜散光分析流程、步驟;
練習1 找關鍵和被照表面;
練習2 重點區域位置和大小計算;
練習3 雜散光PST計算;
光學表面粗糙度、污染和微粒;
光學表面黑化處理;
鬼像分析;
練習4 紅外系統冷反射;
練習5 ZEMAX導入的鬼像分析;
衍射雜散光;
邊緣衍射效應的幾何模擬;
紅外系統雜散光-自身熱輻射分析;
練習6 非球面手機鏡頭鬼像分析;
雜散光處理;
遮光罩和擋光環設計;
雜散光測量;
散射特征測試介紹、PST測試介紹散光術語.
培訓說明
?本培訓為線上直播培訓;
?培訓內容作業練習跟蹤，老師答疑;
?培訓支持錄播回放觀看;
?培訓方安裝最新正版軟件（僅限培訓期間使用）;
?為保證課程質量，均為小班教學;
?報名培訓即可獲得包郵贈送配套教材《雜散光抑制設計與分析》一本。
培訓詳情
? 主辦單位：武漢墨光科技有限公司
? 培訓時間：2023年09月18日-20日 (09：00-17：00)
? 培訓費用：按2980元/人的標準進行收費。提供服務性發票，項目“培訓費”;
? 報名方式：報名咨詢評論留言即可。
(注：當報名人數低于最低開課標準，或遇其他不可抗力因素時，武漢墨光科技有限公司將酌情延期或取消課程。)
展開 案例-FRED紅外熱成像
使用源自輻射度量學的技術，用FRED追跡必要數量光線的可能需要的時間，我們可以高效并精確地完成熱成像、冷反射、雜散光、熱照明均勻性和熱自發輻射的計算。
1. 熱輻射和熱成像是什么？
熱成像定義為產生一個場景的可視化二維圖像的過程，該圖像依賴于從場景到達成像儀器孔徑的熱輻射或紅外輻射的差異。熱成像系統通常會減去背景來增強在紅外場景中變化的對比度。當背景不均勻時，由于冷反射的存在，可能產生雜散信號。對于國防和安全問題尤為重要，在其中我們可以發現具有不同熱溫度或輻射率的物體，此時可以從圖像場景的剩余部分區分出它們。對于這個問題的主要應用是：探測、分類和追跡隱藏在個人身上、包裹中、車輛上或船運集裝箱中的武器、人員、車輛、物品和材料。圖1是一個非常好的案例，當在FRED中進行仿真時，一個日常用品：茶壺，通過一個具有熱探測儀的攝像頭成像。
熱輻射是從一個光學儀器周圍的環境或結構中發出的能量，它會引起雜散光問題。冷反射是一個熱輻射問題，由于反射到探測器上的輻射，在一個紅外系統中的熱輻射表現為在一個顯示圖像中的黑色圓形區域。
通常，這些系統通過探測疊加在大的背景上的小信號工作。在室溫下，黑體輻射曲線的峰值大致在10μm處。因此世界在這個波長處“發光”，發光的微小變化表明了溫度或輻射率的變化。特別的，當一個冷卻的探測器圖像反映了自身，那么就會產生一個局部背景的缺失。這通常表現為在圖像中央的黑點。有人可能稱之為“雜散黑”，而不是雜散光。
在測量絕對輻射而不是相對信號的紅外輻射儀中，任何背景輻射是不可接受的。在這樣一個儀器中，冷卻整個儀器到低溫度來消除由于自輻射導致的雜散光是必須的。
圖1 此圖演示了一個在茶壺表面具有不同輻射系數和溫度分布的暖茶壺的簡單問題。然后茶壺通過單透鏡成像，探測器放置在單透鏡后面。
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