ansys光學模擬模塊的案例
Ansys Zemax STAR 模塊：集成化光學系統模擬整體解決方案
STAR 模塊全稱是：Structural Thermal Analysis & Results
? 多學科種類分析集合
? Structural 結構分析
? Thermal 熱形變分析
? Optical 光學分析
? Performance 系統性能分析
應用情景：
? 極端環境應用的系統，如太空飛行器光學系統
? 應用環境變化劇烈的系統，如高能激光應用系統
? …
結合來自不同領域的專業知識，幫助您完成所需的分析
OpticStudio STAR 模塊
? STAR 模塊作為 OpticStudio 內全新的功能，可以將結構分析、熱分析以及系統性能模擬有效地整合在一起
? 通過在 OpticStudio 中載入、可視化和數據化擬合 FEA 分析得到的數據集，并且分析這些數據對于整體系統性能帶來的影響
? 全新 STAR-API 也允許用戶進行如同用戶界面完全一致的操作，幫助用戶自動化和自定義化地安排其工作流程：與此同時，STAR-API 也可以便捷地與 ZOS-API 直接進行數據交換，確保所有自動化分析流程均在同一環境下完成
如何使用 STAR 模塊
OpticStudio STAR 模塊用戶界面
? OpticStudio 中將引入全新的選項卡用于調用 STAR 模塊：
STAR 模塊中的 FEA
展開 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。
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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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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。
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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
使用 ANSYS Workbench對電源模塊進行多物理場模擬計算
電源設備示意圖：必須滿足電力排放、熱量輸出和噪音水平的具體標準，然后才出售
HFSS模擬預測開口對EMI的影響，不符合fcc的規范
在設備的運行過程中，壓力的湍流波動與風機、殼體和電子元件的固體表面相互作用，使其成為噪聲源。Fluent可以用于在給定的頻率范圍內生成設備內部噪聲源的三維云圖。風扇產生的核心湍流區與風扇葉片、放置在風扇附近的大型電子元件相互作用，這種相互作用導致噪音水平升高，解決這個問題需要進一步的設計改變。
局部空氣壓力的近壁湍流波動所生成的噪聲源空間分布，渦核區(左)、聲壓水平在500赫茲(右)
根據HFSS的預測，進行了兩項設計更改：(上圖)替換大風扇通風口；(下圖)用更多的小圓孔替換側通風槽
HFSS模擬顯示了通風變化對電磁輻射的影響。紅線是最初設計的電磁輻射，而藍線是修改設計后的EMI電磁輻射。
使用Icepak對原始設計進行模擬，如果保持內部溫度在110℃以下，風機轉速必須在3500RPM
對優化工況（小圓孔散熱孔）要保持在110℃以下，風扇速度必須提高到4600 RPM
原始結構和優化結構的噪音分布曲線
通過這個電源模塊的例子可以看出，Ansys Workbench允許工程師用虛擬設計CAE仿真，來對產品所處的多物理場來進行大量的模擬評估。無需費力去做樣機，并對其進行測試。通過使用模擬驅動設計的過程，使工程師能夠更緊密地協作和協作。
展開 ansys Workbench 靜應力模塊，利用生死單元技術結合APDL命令，模擬轉軸最大扭力 ￥10
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ansys Workbench 靜應力模塊，利用生死單元技術結合APDL命令，模擬轉軸最大扭力
示例：要求計算轉軸所能承受的最大扭轉力矩，轉軸抗拉強度1230MPa
模型如下： 中間最細位置R=3
Workbench計算時，左側固定。右側面施加圓轉位移。
效果展示
?
操作過程：
首先，初步計算轉軸旋轉多少會接近許用最大值1000Mpa。確定初始載荷大小。
當加載1° ——0.0174 弧度 ，時 轉軸約945Mpa。
其次，利用APDL命令分載荷步逐步增大轉角載荷，并在每個載荷步中進入后處理中查看是否有單元應力超過許用值1000Mpa。當有單元超過許用值時記錄該單元，在下一步載荷過程中將該單元抑制。繼續加載直到循環結束。
1.創建加載點——remotePoint
在Pilot Node APDL Name 中定義名稱：后期將在插入的APDL命令中使用該名稱，更改載荷大小。
創建單元組——Name Selection
在每個載荷步的后處理中需要篩選單元結果，查看是否超過許用應力。為了縮小查詢范圍可以先根據經驗判斷危險截面位置，將危險截面附近的單元定義為一個組。在后期結果查看時，僅在該組內查找單元應力。從而提高計算效率。
注意：選著的是單元組，可以使用框選功能。
在Analysis setting 中插入Command 命令
插入命令如下所示，同時注意單位制的選著，本例使用mm kg N。 命令見附錄
命令中包含有三種 應力評估方法，一:剪應力失效。二：等效應力失效。三：第一主應力失效。應根據實際工況條，結合零部件失效模式，自主選著。
!!!!!1.使用剪切應力判斷是否失效*********************
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展開 ANSYS Workbench精選案例｜對電源模塊進行多物理場模擬計算
電源設備示意圖：必須滿足電力排放、
熱量輸出和噪音水平的具體標準，然后才出售
HFSS模擬預測開口對EMI的影響，不符合fcc的規范
在設備的運行過程中，壓力的湍流波動與風機、殼體和電子元件的固體表面相互作用，使其成為噪聲源。Fluent可以用于在給定的頻率范圍內生成設備內部噪聲源的三維云圖。風扇產生的核心湍流區與風扇葉片、放置在風扇附近的大型電子元件相互作用，這種相互作用導致噪音水平升高，解決這個問題需要進一步的設計改變。
局部空氣壓力的近壁湍流波動所生成的噪聲源空間分布，
渦核區(左)、聲壓水平在500赫茲(右)
根據HFSS的預測，進行了兩項設計更改：
(上圖)替換大風扇通風口；(下圖)用更多的小圓孔替換側通風槽
HFSS模擬顯示了通風變化對電磁輻射的影響。紅線是最初設計的電磁輻射，而藍線是修改設計后的EMI電磁輻射。
使用Icepak對原始設計進行模擬，
如果保持內部溫度在110℃以下，風機轉速必須在3500RPM
對優化工況（小圓孔散熱孔）要保持在110℃以下，
風扇速度必須提高到4600 RPM
原始結構和優化結構的噪音分布曲線
通過這個電源模塊的例子可以看出，Ansys Workbench允許工程師用虛擬設計CAE仿真，來對產品所處的多物理場來進行大量的模擬評估。無需費力去做樣機，并對其進行測試。通過使用模擬驅動設計的過程，使工程師能夠更緊密地協作和協作。
展開 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
