ansys光學模擬的案例
Ansys Zemax | 如何模擬自適應光學系統
本文詳細介紹了：</span></p><ul><li><span style="color: rgb(63, 63, 63);">如何通過縮放光闌鏡面的偏心來模擬一組鏡面陣列</span></li><li><span style="color: rgb(63, 63, 63);">如何使用公差功能生成隨機的波前差來模擬大氣不均勻性對成像的影響</span></li><li><span style="color: rgb(63, 63, 63);">如何補償該影響引入的像差以得到最優的幾何和衍射點擴散函數</span></li><li><span style="color: rgb(63, 63, 63);">如何使用求解功能簡化系統的設置和調整參數的過程</span></li></ul><h2><strong style="color: rgb(0, 122, 170);">介紹</strong></h2><p><span style="color: rgb(63, 63, 63);">在本文介紹的自適應反射光學系統中，反射拋物鏡由多個子反射鏡組成，其中每個子反射鏡可以調整自身的空間位置和旋轉方向來一定程度的矯正像差。特別是對于處在大氣環境中的望遠鏡系統來說，自適應系統可以有效的降低大氣層不均勻性引入的像差。OpticStudio可以在非序列或混合序列模式下模擬自適應反射光學系統。本文將展示如何在序列模式下使用多重結構對該系統進行建模。
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光學相干層析成像(OCT)系統是斷層成像系統，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。本文講述了光學相干層析成像(OCT)系統的設計，并探討了如何使用OpticStudio進行相干模擬。（聯系我們獲取文章附件）
簡介
光學相干層析成像(OCT)系統是斷層成像系統，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。盡管光線在OCT中穿透的深度以毫米數量級計量，但OCT具有安全性和高分辨率的特征，使得OCT最典型應用于醫學生物組織成像。
OCT的光學系統由邁克爾遜干涉儀構成，在參考鏡與樣品之間的反射光相干，這一現象表明了從樣品不同位置深度反射或散射出來的光與參考鏡的位置有關。
本文將介紹如何在OpticStudio中模擬商用的OCT。
系統模型
健康人眼的角膜和虹膜(A)以及視網膜組織(B)的橫截面如下圖所示。顏色深度的改變意味著反射光的強度改變，說明內部材料發生變化。
一個典型的OCT系統如下圖。光束被均勻地分成兩束，分別進入參考臂與樣品臂。其中一束光在體積樣品中疊加，從而減小掃描面積。光源是寬帶準直光源，寬帶光源的選擇意味著低相干性和高精度的深度定位，從而使參考鏡與樣品之間的反射光相干。
深度掃描，也稱為縱向掃描或a掃描，用于測量反射光的強度，作為反射光透過樣品距離的函數。在OCT系統中的不同位置進行深度掃描，這一過程通常由參考鏡完成，參考鏡完成掃描后對比樣品反射光的光程與樣品、參考鏡之間光路的光程差。
通過在X或Y方向上旋轉掃描鏡實現橫向、縱向或b掃描，使探測光在樣品區域上平移。
我們將從商用OCT系統中獲得設計規格。軸向分辨率由光源特性(相干長度)決定，大約為5 μm。橫向分辨率由光束聚焦在樣品處的光斑大小決定，設置為15 μm。
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概要
光學相干層析成像(OCT)系統是斷層成像系統，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。本文講述了光學相干層析成像(OCT)系統的設計，并探討了如何使用OpticStudio進行相干模擬。
簡介
光學相干層析成像(OCT)系統是斷層成像系統，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。盡管光線在OCT中穿透的深度以毫米數量級計量，但OCT具有安全性和高分辨率的特征，使得OCT最典型應用于醫學生物組織成像。
OCT的光學系統由邁克爾遜干涉儀構成，在參考鏡與樣品之間的反射光相干，這一現象表明了從樣品不同位置深度反射或散射出來的光與參考鏡的位置有關。
本文將介紹如何在OpticStudio中模擬商用的OCT。
系統模型
健康人眼的角膜和虹膜(A)以及視網膜組織(B)的橫截面如下圖所示。顏色深度的改變意味著反射光的強度改變，說明內部材料發生變化。
一個典型的OCT系統如下圖。光束被均勻地分成兩束，分別進入參考臂與樣品臂。其中一束光在體積樣品中疊加，從而減小掃描面積。光源是寬帶準直光源，寬帶光源的選擇意味著低相干性和高精度的深度定位，從而使參考鏡與樣品之間的反射光相干。
深度掃描，也稱為縱向掃描或a掃描，用于測量反射光的強度，作為反射光透過樣品距離的函數。在OCT系統中的不同位置進行深度掃描，這一過程通常由參考鏡完成，參考鏡完成掃描后對比樣品反射光的光程與樣品、參考鏡之間光路的光程差。
通過在X或Y方向上旋轉掃描鏡實現橫向、縱向或b掃描，使探測光在樣品區域上平移。
我們將從商用OCT系統中獲得設計規格。
展開 Ansys Zemax STAR 模塊：集成化光學系統模擬整體解決方案
- 分析由于光學以及機械元件導致的能量吸收損耗
- 在設計和優化階段中，結合雜散光模擬和鬼像分析的唯一解決方案
- 可視化熱形變和結構分析性能影響
- 使用 ZOS-API 自動可視化系統性能瞬態效果
Zemax 集成化光學設計流程
高能激光系統 – 系統設計規格
? 該系統的設計規格要求如下：
‐ 光束直徑：18 mm
‐ 系統波長：1064 nm (YAG 激光)
‐ 設計目標：將系統光斑控制在艾里斑尺寸范圍內
‐ 使用反射鏡偏轉過后光路中的透鏡進行聚光
OpticStudio – 序列模式光學系統設計
? 通過定義最具挑戰性的光學系統性能指標，設計得到高性能光學系統
? 全面的激光光束建模以及模擬方案
? 提升光學設計可制造性
? 在設計過程中考慮加工和裝配中存在的誤差情況，確保設計的魯棒性
? 極大程度提升系統良率
? 在 OpticStudio 完成系統設計和性能確認之后，將整體系統作為 ZBD 文件進行打包，導入 OpticsBuilder 中
OpticStudio序列模式光學系統設計流程
OpticsBuilder – CAD 平臺光機械整體分析
? 光學設計與光機械封裝的快速交互
‐ 將所有光學信息無縫鏈接至
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Ansys Zemax | 如何模擬自適應光學系統
概述
這篇文章介紹了如何在OpticStudio中使用多重結構創建反射式自適應光學系統。本文詳細介紹了：
如何通過縮放光闌鏡面的偏心來模擬一組鏡面陣列
如何使用公差功能生成隨機的波前差來模擬大氣不均勻性對成像的影響
如何補償該影響引入的像差以得到最優的幾何和衍射點擴散函數
如何使用求解功能簡化系統的設置和調整參數的過程
（聯系我們獲取文章附件）
介紹
在本文介紹的自適應反射光學系統中，反射拋物鏡由多個子反射鏡組成，其中每個子反射鏡可以調整自身的空間位置和旋轉方向來一定程度的矯正像差。特別是對于處在大氣環境中的望遠鏡系統來說，自適應系統可以有效的降低大氣層不均勻性引入的像差。OpticStudio可以在非序列或混合序列模式下模擬自適應反射光學系統。本文將展示如何在序列模式下使用多重結構對該系統進行建模。
下圖兩幅動畫展示了序列模式下自適應光學系統中反射元件的傾斜和偏心：
首先，我們需要在系統輸入波前上引入隨機的波前差來模擬大氣不均勻性對輸入光的影響。其次，我們需要調整每個反射元件的z軸位置以及繞元件中點的旋轉角度，使像面上的像差最小。在下圖給出的2×2報告圖 (2×2 Report Graphic) 中，左上圖描述了系統在輸入波前上引入的隨機像差，它是由蒙特卡洛算法自動生成的隨機波前差。其中，其它圖表動畫對比了不同輸入波前差的情況下，自適應光學系統矯正像差之前和之后的幾何PSF和衍射PSF分析結果。
前提假設和設計目標
對于本文示例系統，我們作如下前提假設：
我們將只模擬望遠鏡的主鏡，即反射拋物面。不考慮望遠鏡系統中的其他元件，例如次級反射鏡等。這主要是為了減少示例的復雜度，但如果需要分析也可以快速添加。
每個子鏡面不會產生形變。這同樣是為了減少示例的復雜度，如需要也可快速添加。
展開 12/21 基于Ansys Speos的GPU光學模擬加速計算
Ansys與NVIDIA有著長久的戰略合作關系，作為高性能計算領域的技術領導者，雙方展開密切合作在Ansys多物理場解決方案中開發GPU加速求解器和算法，確保在Ansys軟件上運行的仿真工作具有最快的性能。此外還在專業圖形方案領域進行合作，確保Ansys在建模、后處理和可視化等工作流程能夠發揮最佳性能和質量水平。
當下隨著科技的發展，汽車內外飾照明越來越復雜，以往想要模擬出高逼真的視覺效果，需要堆棧CPU數量用于模擬計算，硬件成本很高。而在即將正式推出的Ansys Speos GPU加速計算中，可實現4-8倍運算能力的提高，通過借助GPU加速獲得更好的結果、更快的模擬以及更高的精度和分辨率，實現基于物理的逼真渲染，消除時間/硬件管理等障礙，進一步加快開發速度。
12月21日，Ansys將聯合NVIDIA共同推出【基于Ansys Speos的GPU光學模擬加速計算】網絡研討會，本次會議邀請來自NVIDIA 行業拓展經理茅勇，以及Ansys Speos應用工程師孫鴻燁作為主講嘉賓，共同分享實現快速計算的關鍵技術以及最新光學仿真的功能革新，歡迎大家報名參會。
展開 Ansys Zemax光學設計軟件技術教程：如何將模擬在Lumerical與OpticStudio間
光研科技南京有限公司是國內可靠的Ansys Zemax光學設計軟件代理商！公司已經為廣大企業，研究所以及高校提供了很多優秀的相關產品和服務，在行業內建立了值得信任的口碑。
Ansys Zemax光學軟件
咨詢與訂購方式
聯系人：光研科技南京有限公司徐保平
手機號：15051861513
微信號：13627124798
Ansys Zemax | 使用衍射光學器件模擬增強現實 （AR） 系統的出瞳擴展器 （EPE）：第 1 部分
如果用戶對這種類型的設計感興趣，可以查看這篇文章來了解更多信息： Ansys Lumerical｜帶 1D-2D 光柵的出瞳擴展器。
下一篇預告：Ansys Zemax | 使用衍射光學器件模擬增強現實（AR）系統的出瞳擴展器 （EPE）：第 2 部分
光學行業FEMAG晶體生長數值模擬技術在光學行業的應用
光學行業FEMAG晶體生長數值模擬技術在光學行業的應用
1.晶體的光學應用
隨著科技的發展，光感技術，激光技術得到越來越廣泛的應用。生活水平的提高也使得人們對傳統的晶體光學折變特性提出了更高的要求，例如偏振鏡，濾光鏡等等應用場合越來越多。此外光存儲光傳輸等技術也以驚人的速度在普及。因此光學儀器和材料成為了一個非常具有前景的發展領域。
在光學領域中關鍵材料是光學晶體，按照用途可以分成光電晶體、聲光晶體、激光晶體、光折變晶體、非線性晶體等。光學晶體主要是指應用于光學回路中的晶體，如棱鏡，透鏡，濾鏡，偏光以及相位補償鏡等，在光學回路中的發射，處理和接收等多個環節都有廣泛應用。
2.光學晶體材料
光學晶體的類型很多，從材料本質上說通常是金屬鹵化物晶體，氧化物晶體等。例如常見的氟化鎂晶體用于透過紫外光，氟化鈣晶體對于紅外光有良好的透過率，此外還有半導體硅晶體，砷化鎵，CdTe，YAG，二氧化硅，藍寶石等。特別是藍寶石晶體化學性質穩定，機械強度高，抗沖擊能力強，大量用于精密測量儀器，高功率激光，導彈制導，通訊導航以及光傳感等，應用非常廣泛。
為了保證較高的光透過率，減少色散等，用作光學介質材料的晶體材料通常以單晶為主，要求盡可能少的缺陷，特別是在激光領域以及精密光感儀器和測量領域，較少的缺陷就會對光透過質量和結果產生嚴重影響。
3.FEMAG解決方案
工業上晶體的生長多采用熔體生長法，例如光學晶體中應用比較廣泛的藍寶石，砷化鎵，硅等晶體，可以通過提拉法，泡生法，坩堝下降法，區熔法等晶體生長工藝進行生產，工藝的條件控制和爐體熱場流場分析對保證晶體質量有重要作用。
展開 光學行業FEMAG晶體生長數值模擬技術在光學行業的應用
FEMAG軟件是一款專業的晶體生長模擬軟件，對于典型的晶體生長工藝，例如提拉法、區熔法、定向凝固法以及坩堝下降法等，軟件都能提供世界領先的仿真精度，能夠優化單晶硅，砷化鎵，YAG，藍寶石等光學晶體的生產質量，并提高生產效率和成品率。
利用FEMAG可以實現：
（1）全局的熔體氣體對流與熱場分析
利用FEMAG/CZ在不同氣體流量下（500，1500，3000，4500L/h）對直拉法單晶硅的全局對流模擬，其中（a）（b）是熱場圖（c）（d）是流場圖。利用FEMAG可以優化晶體生長工藝，優化熱場，提高晶體質量，減小能耗。
（2）晶體缺陷預測分析
利用FEMAG可以分析晶體生長過程的含氧量分布以及空位和缺陷濃度預測，為晶體生長質量優化提供依據。
（3）熔體特殊流場分析
FEMAG軟件具有先進的流體分析算法，對定向凝固等工藝中復雜流體模式（例如Marangon效應）能夠獲得精確的分析結果。
（4）磁場與流場耦合分析
對于晶體生長工藝中常用的坩堝旋轉與外加磁場優化，FEMAG也能夠提供復雜耦合場作用下晶體生長過程的精確模擬，為工藝優化提供參考。
除此以外，FEMAG軟件還支持晶體生長爐體優化設計，摻雜物濃度預測分析，熱應力分析等功能。FEMAG能夠全面優化晶體生長工藝，解決光學晶體生長的關鍵技術，為提高企業經濟效益提供可靠的服務與支持。（轉）
展開 Ansys Zemax光學設計軟件技術教程：光學系統設計中如何使用玻璃替換方法
通過使用玻璃替換模板，您可以確保選擇的玻璃不僅僅符合光學標準，還符合其他重要標準。光研科技南京有限公司是國內可靠的Ansys Zemax光學設計軟件代理商！公司已經為廣大企業，研究所以及高校提供了很多優秀的相關產品和服務，在行業內建立了值得信任的口碑。
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光學 | Ansys“光學課堂”系列網絡研討會啟動報名
Ansys 光學產品持續創新，為光學設計師提供準確且高性能的仿真功能。2024 R1全新的Ansys光學產品系列在多尺度光學仿真和分析領域實現了突破，如Metalens仿真，簡化的雜散光分析等，不僅能夠加速結果生成，提升仿真精度，還進一步擴展了與其他Ansys產品的互操作性。
為了讓用戶更深入了解光學產品新功能及應用，Ansys光學團隊特別打造了一系列名為“光學課堂”的線上活動。13場主題各異的網絡研討會，涵蓋了從光學與光子學仿真到各種實際應用場景的設計工具和技巧，誠邀您免費參加該系列網絡研討會，共同探索光學設計的未來！
4月9日 | Ansys 2024 R1：Ansys 光學與光子學仿真新功能介紹
講師：谷晨風 | Ansys高級應用工程師
內容簡介：本次活動將簡要對Ansys 2024 R1的功能更新進行講解，涵蓋Zemax、Speos、Lumerical三款產品。
立即報名
5月30日 | Ansys Speos光學設計工具OPD功能更新
講師：劉洋 | Ansys應用工程師
內容簡介：Speos光學設計工具更新介紹。
立即報名
6月18日 | MLA和DLP的光學聯合解決方案
講師：胡皓勝 | Ansys高級應用工程師
內容簡介：Ansys 光學產品在智能車燈領域的應用。
立即報名
6月27日 | Metalens光學設計仿真工作流
講師：周錚 | Ansys高級應用工程師
胡皓勝 | Ansys高級應用工程師
內容簡介：基于Ansys光學產品的Metalens設計、仿真與成像分析。
展開 Ansys光學仿真 附ANSYS教程下載
眩光的種類及對危害
ANSYS SPEOS眩光分析
對待自然界中的眩光，通過在我們佩戴的眼鏡或太陽鏡鏡片上鍍防眩膜可有效規避一些眩光干擾。面對一些燈具帶來的眩光干擾，可以在前期燈具設計、燈具布局等方向有效規避眩光。
在工程領域，尤其是安全相關的駕駛領域，ANSYS SPEOS擁有完整還原光環境的能力，可以利用人類主觀的視覺感受作為評價，結合相關眩光標準進行評估，方便工程師實現多物理場及跨學科優化設計方案。
核心優勢一
ANSYS SPEOS光學仿真軟件通過CIE標準認證，采用統一眩光評價模型 UGR，對不舒適眩光進行分析評價，找出眩光產生原因，更改設計方案控制或消除眩光。軟件內嵌眩光公式：
其中
Lb
是背景亮度、L指在觀察者眼睛方向的光源發光亮度、ω指眩光源相對于眼睛所張的立體角，p指眩光源偏離視線的程度。
核心優勢二
ANSYS SPEOS實時預覽是用 GPU預覽實時查看結果，減少前期設置錯誤的產生，提高分析效率。
眩光模擬分析過程中，正式模擬前對搭建的模型進行提前預覽，這樣可提前了解模擬模型是否正確設置。比如光源的光色輸入是否符合要求，探測器的大小是否與模型相匹配等，也可預覽光環境的眩光效果，這樣可以縮短仿真分析時間，提高分析效率。
ANSYS SPEOS解決方案
汽車內部眩光分析
汽車行駛安全一直是我們重點關注的問題，對汽車內飾視覺環境下的眩光要求也越來越苛刻。
展開 Ansys Zemax / Ansys Speos | 如何使用Ansys光學解決方案設計和分析 HUD系統
它們定義了將被模擬的幾何圖形的質量。網格越細，模擬效果越好，但模擬時間越長。粗糙的網格會導致較差的結果，特別是對于精密的光學元件。
導入CAD模型(Importing CAD)
在本例中，OpticStudio的設計被導出為STEP，然后導入到SPEOS中。因為HUD是一個成像系統，建議將幾何圖形轉換為重量級，這樣意味著幾何圖形會具有更高度的細節。
模擬時間(Simulation Time)
下面是我們運行這些模擬時的模擬時間可作為參考，模擬時間在很大程度上取決于所使用的計算機。OpticStudio中的優化只花了不到幾分鐘的時間。在Speos中運行HOA需要12分鐘。使用GPU在Speos中運行可視化需要1分30秒。
HOA 插件(HOA plugin)
本例使用默認的Ansys插件計算HOA指標。
展開 ZEMAX | 如何在 OpticStudio 中模擬激光光束傳播：第三部分 使用物理光學傳播來模擬高斯光束
每天掌握一些光學知識！
有以下三種工具可在 OpticStudio 的序列模式中模擬高斯光束傳播：
基于光線的方式
近軸高斯光束分析
物理光學傳播
本系列的三篇文章旨在介紹如何創建一個高斯激光光源、如何分析光束通過光學系統時的傳播和如何使用上述三種方式優化至最小光斑。
前面我們講到了本系列文章的前兩篇：
· 高斯光束理論和基于光線的方式
· 使用近軸高斯光束工具來模擬高斯光束
本文也會介紹適用于特定情況的最佳模擬方式，是系列文章的第三篇，重點介紹如何使用物理光學傳播工具來建模高斯光束，以及何時使用哪種工具。【 聯系我們下載文章中的附件。】
簡介
激光工程師經常發現有必要對激光在光學系統中的傳播進行建模。與基于光線的方法不同，物理光學傳播 (POP) 通過傳播相干波前來模擬激光光束，因此允許對任意相干光束進行非常詳細的研究。在接下來的章節中，我們將介紹如何使用 POP 建模光束傳播。
物理光學傳播
物理光學傳播通過傳播波前來模擬光學系統中的傳播。光束由離散采樣點的陣列上的數據表示，類似于用光線進行幾何光學分析的離散采樣。整個陣列通過光學表面之間的自由空間傳播。在每個光學表面上，系統會計算一個將光束從光學表面的一邊傳播到另一邊的轉換函數。因為光束是由其全部復值電場陣列描述的，所以物理光學傳播 POP 允許仔細研究任意相干光束，包括高斯或任何形式的高階多模激光束（光束是用戶可定義的）、遠焦衍射影響或有限鏡頭孔徑的影響（如空間濾波器）。這篇文章將不會深入如何使用物理光學傳播工具的細節。
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