ansys 中激光加載
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
ansys 中激光加載的實(shí)例教程
概要
本文描述了OpticStudio中可用于描述高階激光束的模型。一旦定義，這樣的光束可以在OpticStudio中使用物理光學(xué)傳播設(shè)計(jì)的任何光學(xué)系統(tǒng)中傳播。由矩形、圓形和橢圓形增益孔徑的激光腔產(chǎn)生的光束可以用可用的Hermite-Gaussian, Laguerre-Gaussian和Ince-Gaussian光束模型來(lái)描述。
簡(jiǎn)介
一般來(lái)說(shuō)，激光的輸出可以通過(guò)求解傍軸波動(dòng)方程得到。這個(gè)方程最常見(jiàn)的解是理想單模高斯光束。其它正交解集的存在依賴(lài)于給定系統(tǒng)的對(duì)稱(chēng)性。1 它們可以用來(lái)模擬高階光束模式。
OpticStudio提供了建模三個(gè)其他解決方案的選項(xiàng)。所選擇的解將描述光束的初始電場(chǎng)分布，然后使用物理光學(xué)傳播(POP)對(duì)光束的后續(xù)傳播進(jìn)行建模。
Hermite-Gaussian模型
對(duì)于矩形對(duì)稱(chēng)的激光諧振腔，即矩形增益孔徑的激光諧振器，用Hermite-Gaussian模型給出了傍軸波動(dòng)方程的合適解。這些模式的電場(chǎng)分布可以用Hermite多項(xiàng)式表示。這種模式可以在OpticStudio中使用POP設(shè)置對(duì)話(huà)框中內(nèi)置的“高斯束腰”光束定義建模:
這種模式的基本輸入是束腰在X和Y上的寬度和在X和Y上的階數(shù)。以上設(shè)置演示如何模擬在X和Y方向上具有相同束腰寬度的(0,0)模式,對(duì)應(yīng)于一個(gè)單模高斯光束。然而，輸入光束也可以是在X和Y上不對(duì)稱(chēng)的高階Hermite-Gaussian光束，例如:
Hermite-Gaussian模型通常被稱(chēng)為T(mén)EMm,n模，其中m是光束在X中的階數(shù)，n是光束在Y中的階數(shù)。同樣，高斯光束是TEM00模光束。
關(guān)于“高斯束腰”光束定義的輸入?yún)?shù)的進(jìn)一步描述可以在幫助系統(tǒng)中“關(guān)于物理光學(xué)傳播”一節(jié)中找到。
展開(kāi) 在消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域，工程師可利用激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)眾多功能，如面部識(shí)別和3D映射等。盡管激光雷達(dá)系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛而且截然不同，但是 “閃光激光雷達(dá)” 解決方案通常都適用于在使用固態(tài)光學(xué)元件的目標(biāo)場(chǎng)景中生成可檢測(cè)的點(diǎn)陣列。憑借具有針對(duì)小型封裝結(jié)構(gòu)但可獲取三維空間數(shù)據(jù)方面的優(yōu)勢(shì)，固態(tài)激光雷達(dá)系統(tǒng)在智能手機(jī)和筆記本電腦等消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品中日益普及。在這個(gè)系列的文章中，我們將探討如何使用 Ansys Zemax OpticStudio 對(duì)此類(lèi)系統(tǒng)進(jìn)行建模，包括從序列初始設(shè)計(jì)到集成機(jī)械外殼的整個(gè)流程。
該文章為閃光激光雷達(dá)系統(tǒng)建模系列文章的第二篇。（點(diǎn)擊查看第一篇）
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簡(jiǎn)介
激光雷達(dá)系統(tǒng)在工業(yè)界中有著多種場(chǎng)景下的應(yīng)用，對(duì)應(yīng)于不同種類(lèi)的激光雷達(dá)系統(tǒng)（比如用于掃描元件或確定視野的系統(tǒng)等），本示例將主要探索如何使用衍射光學(xué)元件來(lái)復(fù)制光源陣列在目標(biāo)場(chǎng)景中的投影。成像透鏡系統(tǒng)隨后可觀(guān)察到投影的光源陣列，以獲取投射光線(xiàn)的飛行時(shí)間信息，進(jìn)而生成投影點(diǎn)的深度信息。
在本文中，我們將介紹如何將上篇的序列模式起始結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并向非序列模型中添加更多細(xì)節(jié)。我們還將應(yīng)用 ZOS-API 在閃光激光雷達(dá)系統(tǒng)中生成一些時(shí)間飛行結(jié)果。
初始轉(zhuǎn)換至非序列模式
為了觀(guān)察這兩個(gè)模塊結(jié)合成為整個(gè)系統(tǒng)將如何工作，我們可以在每個(gè)系統(tǒng)中使用 “轉(zhuǎn)換至非序列模式組” 工具（可以在 文件選項(xiàng)卡…轉(zhuǎn)換至非序列模式組 中找到）來(lái)生成照明和成像子系統(tǒng)的非序列模型。
展開(kāi) ? 若為同一梁連接同時(shí)定義了 Dynamic Relaxation 文件夾中的螺栓預(yù)緊力和 LS - DYNA 瞬態(tài)分析下的螺栓預(yù)緊力，分析時(shí)僅使用最后定義的那個(gè)。
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本文的主要目的就是展示在ANSYS中循環(huán)加載是如何實(shí)現(xiàn)的。
計(jì)算結(jié)果
橡膠塊循環(huán)拉伸變形結(jié)果（可以看到有四次循環(huán)變形）
本文以一個(gè)正方形橡膠塊為例說(shuō)明，橡膠塊如圖約束（約束XY面節(jié)點(diǎn)Z自由度，約束XZ面節(jié)點(diǎn)Y自由度，約束YZ面節(jié)點(diǎn)X自由度）,在側(cè)面施加循環(huán)載荷。
計(jì)算模型示意圖
循環(huán)載荷施加正弦形狀的位移載荷，分為4個(gè)正弦周期，四個(gè)正弦周期載荷幅值分別為0.1，0.2，0.3，0.4，4個(gè)周期加載過(guò)后，橡膠內(nèi)部積累的應(yīng)力釋放。具體定義分為幾個(gè)步驟：
步驟一：首先定義4個(gè)周期載荷幅值向量。
*DIM,AMPL,ARRAY,4 ! Amplitude Vector Definition
AMPL(1)=0.01
AMPL(2)=0.02
AMPL(3)=0.03
AMPL(4)=0.04
步驟二：定義離散時(shí)間加載點(diǎn)
*DIM,SOLTIME,ARRAY,161 ! Time Vector Definition
SOLTIME(1)=0.0
*DO,I,2,161,1
SOLTIME(I)=SOLTIME(I-1)+0.1
*ENDDO
步驟三：計(jì)算每個(gè)時(shí)間點(diǎn)下的位移激勵(lì)大小,也就是正弦曲線(xiàn)上的y值大小。
*DIM,BC_X,ARRAY,161 !
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本文描述了OpticStudio中可用于描述高階激光束的模型。一旦定義，這樣的光束可以在OpticStudio中使用物理光學(xué)傳播設(shè)計(jì)的任何光學(xué)系統(tǒng)中傳播。由矩形、圓形和橢圓形增益孔徑的激光腔產(chǎn)生的光束可以用可用的Hermite-Gaussian, Laguerre-Gaussian和Ince-Gaussian光束模型來(lái)描述。
簡(jiǎn)介
一般來(lái)說(shuō)，激光的輸出可以通過(guò)求解傍軸波動(dòng)方程得到
螺栓預(yù)緊力Bolt Pretension
此邊界條件可對(duì)梁連接施加預(yù)緊載荷，常用于模擬預(yù)緊狀態(tài)下的螺栓。
分析類(lèi)型
螺栓預(yù)緊力功能是 LS-DYNA 特有的，與 Mechanical 應(yīng)用程序中的螺栓預(yù)緊力功能不兼容。
螺栓預(yù)緊力既可以在動(dòng)力松弛階段使用，也能在計(jì)算的顯式階段使用。
螺栓預(yù)緊力可施加于梁連接或?qū)嶓w。
邊界條件的應(yīng)用
對(duì)梁連接施加螺栓預(yù)緊力的操作步驟
本文描述了OpticStudio中可用于描述高階激光束的模型。一旦定義，這樣的光束可以在OpticStudio中使用物理光學(xué)傳播設(shè)計(jì)的任何光學(xué)系統(tǒng)中傳播。由矩形、圓形和橢圓形增益孔徑的激光腔產(chǎn)生的光束可以用可用的Hermite-Gaussian, Laguerre-Gaussian和Ince-Gaussian光束模型來(lái)描述。
簡(jiǎn)介
一般來(lái)說(shuō)，激光的輸出可以通過(guò)求解傍軸波動(dòng)方程得到。這個(gè)方程最常見(jiàn)的解是理想單模高斯光束
在消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域，工程師可利用激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)眾多功能，如面部識(shí)別和3D映射等。盡管激光雷達(dá)系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛而且截然不同，但是 “閃光激光雷達(dá)” 解決方案通常都適用于在使用固態(tài)光學(xué)元件的目標(biāo)場(chǎng)景中生成可檢測(cè)的點(diǎn)陣列。憑借具有針對(duì)小型封裝結(jié)構(gòu)但可獲取三維空間數(shù)據(jù)方面的優(yōu)勢(shì)，固態(tài)激光雷達(dá)系統(tǒng)在智能手機(jī)和筆記本電腦等消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品中日益普及。在這個(gè)系列的文章中，我們將探討如何使用
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計(jì)算結(jié)果
橡膠塊循環(huán)拉伸變形結(jié)果（可以看到有四次循環(huán)變形）
本文以一個(gè)正方形橡膠塊為例說(shuō)明
