ansys 光學(xué)器件建模
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
ansys 光學(xué)器件建模的實(shí)例教程
如果用戶(hù)對(duì)這種類(lèi)型的設(shè)計(jì)感興趣，可以查看這篇文章來(lái)了解更多信息： Ansys Lumerical｜帶 1D-2D 光柵的出瞳擴(kuò)展器。
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通常在設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，即便沒(méi)有詳細(xì)的處方數(shù)據(jù)（比如曲率半徑、鏡片參數(shù)等），也需要對(duì)其進(jìn)行表示。本文將介紹如何利用 Zernike 系數(shù)來(lái)描述光學(xué)系統(tǒng)的波前像差，進(jìn)而在無(wú)法使用 Zemax 黑匣子表面文件時(shí)，生成一個(gè)雖簡(jiǎn)單卻準(zhǔn)確的光學(xué)系統(tǒng)表示。如果您依賴(lài)于使用光學(xué)系統(tǒng)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但卻無(wú)法得到該光學(xué)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的處方數(shù)據(jù)，那么通常就會(huì)出現(xiàn)上述所提及的情況。
介紹
在某些情況下，需要對(duì)光學(xué)子系統(tǒng)進(jìn)行表示，而無(wú)需詳細(xì)掌握其處方參數(shù)。針對(duì)一階光學(xué)計(jì)算，采用近軸透鏡模型便已足夠；然而，當(dāng)涉及波前像差分析時(shí)，可借助 Zernike 相位系數(shù)構(gòu)建光學(xué)系統(tǒng)所產(chǎn)生波前的精確數(shù)學(xué)模型。
OpticStudio 具備完善的黑盒功能特性，從功能適配性角度而言，建議將其用于當(dāng)前任務(wù)需求。不過(guò)，若無(wú)法提供 Zemax 黑匣子文件，可參考并執(zhí)行以下操作流程。
Zernike 相位數(shù)據(jù)
如果您想在不透露處方數(shù)據(jù)的情況下將像差數(shù)據(jù)分發(fā)給客戶(hù)，則可以由 OpticStudio 生成這些 Zernike 相位系數(shù)，或者如果您正在測(cè)量沒(méi)有處方數(shù)據(jù)的鏡頭，則可以通過(guò)干涉儀生成。根據(jù)您的干涉儀軟件，您可能已經(jīng)擁有OpticStudio Zernike 格式的數(shù)據(jù)，網(wǎng)格相位數(shù)據(jù)或.INT文件。OpticStudio可以處理所有這些，但在本文中，我們將僅使用Zernike數(shù)據(jù)。
Zernike 相位數(shù)據(jù)表示光學(xué)系統(tǒng)在特定場(chǎng)和特定波長(zhǎng)下性能的測(cè)量。因?yàn)橛嘘P(guān)玻璃、曲率半徑、非球面系數(shù)等的信息。不是 Zernike 數(shù)據(jù)的一部分，無(wú)法將 Zernike 數(shù)據(jù)縮放到不同的場(chǎng)或波長(zhǎng)。因此，對(duì)于要模擬性能的每個(gè)（場(chǎng)、波長(zhǎng)）對(duì)，您將需要一組 Zernike 相位數(shù)據(jù)。
展開(kāi) 光電容積脈搏波法（PPG）是一種低成本，無(wú)創(chuàng)的光學(xué)技術(shù)，可在皮膚表面進(jìn)行生理測(cè)量。其最廣泛的應(yīng)用之一是商用智能手表和運(yùn)動(dòng)手環(huán)中包含的可穿戴心率傳感器，它在日常環(huán)境下可提供舒適和連續(xù)的脈搏監(jiān)測(cè)。本文演示了如何在 Zemax OpticStudio 中對(duì)人體皮膚建模以進(jìn)行生理測(cè)量，并說(shuō)明了使用 ZOS-API 對(duì)基于 PPG 的心率傳感器進(jìn)行的時(shí)間相關(guān)模擬。(聯(lián)系我們獲取文章附件)
簡(jiǎn)介
PPG 器件由紅外或可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的發(fā)光二極管 (LED) 和光電探測(cè)器組成。它們提供了一種簡(jiǎn)單的光學(xué)技術(shù)來(lái)檢測(cè)組織中的血容量變化，因?yàn)檠罕戎車(chē)慕M織對(duì)光具有更強(qiáng)烈地吸收和散射效應(yīng)。因此，血液的脈動(dòng)將導(dǎo)致檢測(cè)器信號(hào)發(fā)生相反的相位變化。本文介紹如何在 OpticStudio 中模擬人體皮膚組織模型，并演示如何使用 ZOS-API 應(yīng)用程序模擬 PPG 設(shè)備隨時(shí)間推移的測(cè)量信號(hào)。
基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
PPG 傳感器可設(shè)計(jì)為反射或透射模式。由于光的穿透深度取決于其波長(zhǎng)，因此綠色和黃色 LED 光線(xiàn)最適合在淺表血流中進(jìn)行測(cè)量，并且通常以反射模式使用。另一方面，紅外和近紅外波長(zhǎng)更適合測(cè)量深層組織血流，可用于透射模式。在次案例中，我們展示了一個(gè)反射 PPG 設(shè)備。
我們的目標(biāo)是根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)中發(fā)表的數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)一個(gè)逼真的皮膚模型。因此，我們打算應(yīng)用某種波長(zhǎng)，通常設(shè)置為對(duì)應(yīng)皮膚和血液的光學(xué)參數(shù)在文獻(xiàn)中廣泛可見(jiàn)的波長(zhǎng)，并且也接近商業(yè)設(shè)備中最常用的波長(zhǎng)。因此，我們建模選擇了 575nm 的波長(zhǎng)，并使用 QSMF-C160 LED (Avago Technologies) 作為光源。
展開(kāi) 通常需要在設(shè)計(jì)中表示光學(xué)系統(tǒng)，即使您沒(méi)有詳細(xì)的處方數(shù)據(jù)，如曲率半徑、眼鏡等。本文展示了如何使用 Zernike 系數(shù)來(lái)描述系統(tǒng)的波前像差，并在無(wú)法使用 Zemax 黑匣子表面文件的情況下生成光學(xué)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單但準(zhǔn)確的表示。如果您依賴(lài)于使用光學(xué)系統(tǒng)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但您無(wú)法獲得其處方數(shù)據(jù)，則通常會(huì)出現(xiàn)這種情況。(聯(lián)系我們獲取文章附件)
介紹
有時(shí)需要表示光學(xué)子系統(tǒng)，而不詳細(xì)了解其處方。對(duì)于一階計(jì)算，近軸透鏡就足夠了，但是當(dāng)也需要波前像差時(shí)，可以使用Zernike相位系數(shù)來(lái)提供光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的波前的精確模型。
OpticStudio支持全面的黑盒功能，建議用于此目的。但是，如果無(wú)法提供 Zemax 黑匣子文件，則可以使用以下過(guò)程。
澤尼克相位數(shù)據(jù)
如果您想在不透露處方數(shù)據(jù)的情況下將像差數(shù)據(jù)分發(fā)給客戶(hù)，則可以由 OpticStudio 生成這些 Zernike 相位系數(shù)，或者如果您正在測(cè)量沒(méi)有處方數(shù)據(jù)的鏡頭，則可以通過(guò)干涉儀生成。根據(jù)您的干涉儀軟件，您可能已經(jīng)擁有OpticStudio Zernike格式的數(shù)據(jù)，網(wǎng)格相位數(shù)據(jù)或.INT文件。OpticStudio可以處理所有這些，但在本文中，我們將僅使用Zernike數(shù)據(jù)。
Zernike相位數(shù)據(jù)表示光學(xué)系統(tǒng)在特定場(chǎng)和特定波長(zhǎng)下性能的測(cè)量。因?yàn)橛嘘P(guān)玻璃、曲率半徑、非球面系數(shù)等的信息。不是 Zernike 數(shù)據(jù)的一部分，無(wú)法將 Zernike 數(shù)據(jù)縮放到不同的場(chǎng)或波長(zhǎng)。因此，對(duì)于要模擬性能的每個(gè)（場(chǎng)、波長(zhǎng)）對(duì)，您將需要一組 Zernike 相位數(shù)據(jù)。這些可以通過(guò)為每個(gè)（場(chǎng)，波長(zhǎng)）組合提供一個(gè)單獨(dú)的文件或（更有可能）為每個(gè)（場(chǎng)，波長(zhǎng)）對(duì)提供單獨(dú)的配置來(lái)輸入OpticStudio。
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光電容積脈搏波法（PPG）是一種低成本，無(wú)創(chuàng)的光學(xué)技術(shù)，可在皮膚表面進(jìn)行生理測(cè)量。其最廣泛的應(yīng)用之一是商用智能手表和運(yùn)動(dòng)手環(huán)中包含的可穿戴心率傳感器，它在日常環(huán)境下可提供舒適和連續(xù)的脈搏監(jiān)測(cè)。本文演示了如何在 Zemax OpticStudio 中對(duì)人體皮膚建模以進(jìn)行生理測(cè)量，并說(shuō)明了使用 ZOS-API 對(duì)基于 PPG 的心率傳感器進(jìn)行的時(shí)間相關(guān)模擬。
簡(jiǎn)介
PPG 器件由紅外或可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的發(fā)光二極管 (LED) 和光電探測(cè)器組成。它們提供了一種簡(jiǎn)單的光學(xué)技術(shù)來(lái)檢測(cè)組織中的血容量變化，因?yàn)檠罕戎車(chē)慕M織對(duì)光具有更強(qiáng)烈地吸收和散射效應(yīng)。因此，血液的脈動(dòng)將導(dǎo)致檢測(cè)器信號(hào)發(fā)生相反的相位變化。本文介紹如何在 OpticStudio 中模擬人體皮膚組織模型，并演示如何使用 ZOS-API 應(yīng)用程序模擬 PPG 設(shè)備隨時(shí)間推移的測(cè)量信號(hào)。
基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
PPG 傳感器可設(shè)計(jì)為反射或透射模式。由于光的穿透深度取決于其波長(zhǎng)，因此綠色和黃色 LED 光線(xiàn)最適合在淺表血流中進(jìn)行測(cè)量，并且通常以反射模式使用。另一方面，紅外和近紅外波長(zhǎng)更適合測(cè)量深層組織血流，可用于透射模式。在次案例中，我們展示了一個(gè)反射 PPG 設(shè)備。
我們的目標(biāo)是根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)中發(fā)表的數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)一個(gè)逼真的皮膚模型。因此，我們打算應(yīng)用某種波長(zhǎng)，通常設(shè)置為對(duì)應(yīng)皮膚和血液的光學(xué)參數(shù)在文獻(xiàn)中廣泛可見(jiàn)的波長(zhǎng)，并且也接近商業(yè)設(shè)備中最常用的波長(zhǎng)。因此，我們建模選擇了 575nm 的波長(zhǎng)，并使用 QSMF-C160 LED (Avago Technologies) 作為光源。此 LED 的模型可以直接從 Radiant Source Model 數(shù)據(jù)庫(kù)下載，并且可以通過(guò)從 Radiant Source Model 文件生成的光線(xiàn)來(lái)創(chuàng)建光源文件。
展開(kāi) 
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ansys 光學(xué)器件建模的最新內(nèi)容
現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化通常涉及大量參數(shù)。 這導(dǎo)致了任務(wù)充滿(mǎn)挑戰(zhàn)并且對(duì)數(shù)值計(jì)算要求高。 對(duì)于這種情況，除了VirtualLab Fusion提供的參數(shù)優(yōu)化功能外，我們還提供了與專(zhuān)用優(yōu)化軟件ANSYS optiSLang的接口，因此可以將其幾種高級(jí)優(yōu)化算法直接應(yīng)用于您的光學(xué)系統(tǒng)。 使用optiSLang Bridge（需要單獨(dú)的optiSLang許可證），您可以直接訪(fǎng)問(wèn)下坡單純形法(downhill simplex
現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化通常涉及大量參數(shù)。 這導(dǎo)致了任務(wù)充滿(mǎn)挑戰(zhàn)并且對(duì)數(shù)值計(jì)算要求高。 對(duì)于這種情況，除了VirtualLab Fusion提供的參數(shù)優(yōu)化功能外，我們還提供了與專(zhuān)用優(yōu)化軟件ANSYS optiSLang的接口，因此可以將其幾種高級(jí)優(yōu)化算法直接應(yīng)用于您的光學(xué)系統(tǒng)。 使用optiSLang Bridge（需要單獨(dú)的optiSLang許可證），您可以直接訪(fǎng)問(wèn)下坡單純形法(downhill
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光電容積脈搏波法（PPG）是一種低成本，無(wú)創(chuàng)的光學(xué)技術(shù)，可在皮膚表面進(jìn)行生理測(cè)量。其最廣泛的應(yīng)用之一是商用智能手表和運(yùn)動(dòng)手環(huán)中包含的可穿戴心率傳感器，它在日常環(huán)境下可提供舒適和連續(xù)的脈搏監(jiān)測(cè)。本文演示了如何在 Zemax OpticStudio 中對(duì)人體皮膚建模以進(jìn)行生理測(cè)量，并說(shuō)明了使用 ZOS-API 對(duì)基于 PPG 的心率傳感器進(jìn)行的時(shí)間相關(guān)模擬。
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通常在設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，即便沒(méi)有詳細(xì)的處方數(shù)據(jù)（比如曲率半徑、鏡片參數(shù)等），也需要對(duì)其進(jìn)行表示。本文將介紹如何利用 Zernike 系數(shù)來(lái)描述光學(xué)系統(tǒng)的波前像差，進(jìn)而在無(wú)法使用 Zemax 黑匣子表面文件時(shí)，生成一個(gè)雖簡(jiǎn)單卻準(zhǔn)確的光學(xué)系統(tǒng)表示。如果您依賴(lài)于使用光學(xué)系統(tǒng)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但卻無(wú)法得到該光學(xué)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的處方數(shù)據(jù)，那么通常就會(huì)出現(xiàn)上述所提及的情況。
現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化通常涉及大量參數(shù)。 這導(dǎo)致了任務(wù)充滿(mǎn)挑戰(zhàn)并且對(duì)數(shù)值計(jì)算要求高。 對(duì)于這種情況，除了VirtualLab Fusion提供的參數(shù)優(yōu)化功能外，我們還提供了與專(zhuān)用優(yōu)化軟件ANSYS optiSLang的接口，因此可以將其幾種高級(jí)優(yōu)化算法直接應(yīng)用于您的光學(xué)系統(tǒng)。 使用optiSLang Bridge（需要單獨(dú)的optiSLang許可證），您可以直接訪(fǎng)問(wèn)下坡單純形法(downhill simplex
在本文中，演示了一個(gè)示例，在 OpticStudio 中使用 RCWA 工具為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) （AR） 系統(tǒng)設(shè)置出瞳擴(kuò)展器 （EPE）。首先解釋了 k-space（光動(dòng)量）中光柵的規(guī)劃，并討論了設(shè)置每個(gè)光柵的細(xì)節(jié)。
介紹
本文是 4 篇文章中的第 1 部分，介紹了 k-space 的概念，并討論了如何根據(jù)此概念規(guī)劃出瞳擴(kuò)展器設(shè)計(jì)。
本文介紹的系統(tǒng)包括光柵。衍射光柵效率由 RCWA DLL 建模
光電容積脈搏波法（PPG）是一種低成本，無(wú)創(chuàng)的光學(xué)技術(shù)，可在皮膚表面進(jìn)行生理測(cè)量。其最廣泛的應(yīng)用之一是商用智能手表和運(yùn)動(dòng)手環(huán)中包含的可穿戴心率傳感器，它在日常環(huán)境下可提供舒適和連續(xù)的脈搏監(jiān)測(cè)。本文演示了如何在 Zemax OpticStudio 中對(duì)人體皮膚建模以進(jìn)行生理測(cè)量，并說(shuō)明了使用 ZOS-API 對(duì)基于 PPG 的心率傳感器進(jìn)行的時(shí)間相關(guān)模擬。(聯(lián)系我們獲取文章附件)
簡(jiǎn)介
本文介紹了如何在 OpticStudio 中建模和設(shè)計(jì)真實(shí)的單色和消色差波片。它將演示如何使用雙折射材料，通過(guò)構(gòu)建評(píng)價(jià)函數(shù)來(lái)計(jì)算相位延遲，并使用 Universal Plot 將相位延遲與波片厚度的關(guān)系可視化。
作者：Takashi Matsumoto 合作翻譯：光譜時(shí)代-余德洋
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雙折射材料和波片
常用大多數(shù)波片利用的是材料的雙折射特性。雙折射即材料的折射率取決于光的偏振方向和傳播方向
通常需要在設(shè)計(jì)中表示光學(xué)系統(tǒng)，即使您沒(méi)有詳細(xì)的處方數(shù)據(jù)，如曲率半徑、眼鏡等。本文展示了如何使用 Zernike 系數(shù)來(lái)描述系統(tǒng)的波前像差，并在無(wú)法使用 Zemax 黑匣子表面文件的情況下生成光學(xué)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單但準(zhǔn)確的表示。如果您依賴(lài)于使用光學(xué)系統(tǒng)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但您無(wú)法獲得其處方數(shù)據(jù)，則通常會(huì)出現(xiàn)這種情況。(聯(lián)系我們獲取文章附件)
介紹
有時(shí)需要表示光學(xué)子系統(tǒng)，而不詳細(xì)了解其處方
