ansys如何模擬滲流的案例
如何在ANSYS中模擬非線性三維隔震支座 ￥299
最近有很多同學(xué)聯(lián)系我，問到如何數(shù)值模擬三維隔震支座。假期加個(gè)班，做個(gè)算例分析。
1. 包含的內(nèi)容
（1）算例模型命令流
（2）三維隔震支座命令流
（3）計(jì)算過程excel文件
（4）建筑隔震橡膠支座規(guī)范
（5）常用隔震支座的設(shè)計(jì)參數(shù)
2. 進(jìn)階內(nèi)容（需另付費(fèi)，有需要可聯(lián)系）
（1）隔震支座在ANSYS中的批量建模方法，預(yù)計(jì)時(shí)間2024年02月
（2）如何在ABAQUS中模擬非線性單位隔震支座（連接器單元），預(yù)計(jì)時(shí)間2024年03月
3. 解決的問題
（1）如何在ANSYS中模擬橡膠隔震支座？
（2）如何確定隔震模型的力學(xué)參數(shù)與隔震支座設(shè)計(jì)參數(shù)的定量對(duì)應(yīng)關(guān)系？
（3）如何模擬隔震支座的非線性特性？
（4）如何驗(yàn)證隔震支座模擬的正確性？
4. 隔震模型的力學(xué)參數(shù)與隔震支座設(shè)計(jì)參數(shù)的定量對(duì)應(yīng)關(guān)系
我們知道，實(shí)際應(yīng)用中，我們可以采用廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的隔震支座，也可以訂制特殊類型的隔震支座，不管采用那種形式，在仿真模擬時(shí)，我們都要將設(shè)計(jì)參數(shù)與隔震模型的力學(xué)參數(shù)對(duì)應(yīng)起來(lái)，從而進(jìn)行力學(xué)分析。
ANSYS中并沒有特定的隔震單元，但提供了一系列的彈簧-阻尼器單元，可以通過組合單元模擬隔震支座的力學(xué)特性。采用COMBIN14單元模擬隔震支座的豎向剛度，COMBIN14又稱彈簧-阻尼器單元，具有1D、2D和3D的軸向或扭轉(zhuǎn)能力。軸向彈簧-阻尼器為單軸拉壓行為，每個(gè)單元有2個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)自由度，即沿著X、Y和Z方向的三個(gè)平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)位移。水平方向上，采用COMBIN40單元模擬隔震支座的水平剛度和阻尼，COMBIN40單元將彈簧、滑塊和阻尼器并聯(lián)，再用串聯(lián)的方式與間隙耦合形成組合體，適用于多種情況的分析。該單元可以引入雙線性強(qiáng)化模型，并考慮粘滯阻尼的影響。詳細(xì)參考《ANSYS結(jié)構(gòu)分析單元與應(yīng)用》。
展開 Ansys Zemax | 如何模擬掃描鏡
繞偏心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)
在前一個(gè)例子中，我們展示了如何讓反射鏡面繞著它的頂點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，這在模擬檢流計(jì)式的掃描振鏡或者類似類型的反射鏡時(shí)非常有用。然而當(dāng)掃描鏡是多邊形幾何體的一部分時(shí)，它需要繞著一個(gè)距離鏡面頂點(diǎn)一定距離的點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)我們應(yīng)該如何設(shè)置呢？
我們需要把鏡面的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)放在多邊形掃描鏡的中心位置。假設(shè)鏡面頂點(diǎn)和多邊形幾何體中心的間距是50mm。在檢流計(jì)式掃描振鏡系統(tǒng)的基礎(chǔ)上做如下修改：
這樣修改可以把掃描鏡的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)向遠(yuǎn)離鏡面的方向移動(dòng)50mm。然后，打開掃描鏡的表面屬性 (Surface Properties)，在繪圖 (Draw) 選項(xiàng)卡中將鏡面的基底厚度設(shè)置為50mm，如下圖所示：
這樣我們可以清楚的看到鏡面的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)位置：
您可以打開示例文件中的Polygon.zmx文件查看當(dāng)前系統(tǒng)。
小結(jié)
模擬掃描鏡分以下幾個(gè)步驟：
使用“添加反射鏡”工具，在鏡面的初始位置設(shè)置反射鏡
使用“旋轉(zhuǎn)/偏心元件”工具，設(shè)置反射鏡面的掃描角度
將掃描角度設(shè)置為一個(gè)多重結(jié)構(gòu)參數(shù)
根據(jù)使用需要，定義多個(gè)結(jié)構(gòu)，對(duì)鏡面的掃描過程進(jìn)行采樣
也可以利用優(yōu)化菜單中的滑塊功能模擬鏡面的掃描運(yùn)動(dòng)
如果掃描鏡的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)不在反射鏡表面上，則可使用坐標(biāo)間斷面的厚度參數(shù)來(lái)定義旋轉(zhuǎn)點(diǎn)與鏡面表面的距離
展開 Ansys Zemax｜如何有效地模擬散射
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概要
OpticStudio中，有兩個(gè)用來(lái)提升散射模擬效率的工具：Scatter To List以及Importance Sampling。在這篇文章中，我們?cè)敿?xì)討論了這兩個(gè)工具，并且以一個(gè)雜散光分析為例示范了如何使用Importance Sampling。
如何有效的模擬散射
對(duì)于絕大多數(shù)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行散射模擬是非常重要的，尤其在雜散光分析中散射模擬更是關(guān)鍵所在。Zemax OpticStudio有很多內(nèi)建散射模型，這些模型支持使用者輸入任何散射分布。在非序列光線追跡中，需要使用非常多的光線射向模擬物件才能精確而適當(dāng)?shù)?em>模擬散射分布。特別是當(dāng)觀察目標(biāo)相對(duì)于散射點(diǎn)占據(jù)的立體角很小時(shí)，這個(gè)問題會(huì)更加嚴(yán)重。最簡(jiǎn)單直接的辦法就是增加入射或是散射的光線數(shù)量使更多的光線到達(dá)要觀察目標(biāo)。但是追跡更多光線會(huì)需要更多的時(shí)間，因此模擬散射就變的非常費(fèi)時(shí)。
在OpticStudio中，我們可以使用“Scatter To List”來(lái)改進(jìn)散射模擬效率，此設(shè)定強(qiáng)制系統(tǒng)只追跡那些散射到指定物件的光線而忽略其他光線。不過這并不是說光線一定會(huì)散射到指定物件上，因此對(duì)于大量光線模擬這種方法并不能改善太多。另一個(gè)OpticStudio中的“Importance Sampling”設(shè)定，則可以大幅地增進(jìn)散射模擬的效率。這兩個(gè)工具都可以在Object Properties的Scatter To標(biāo)簽中找到。
Importance Sampling原理上與Scatter To List大不相同。如果我們?cè)贗mportance Sampling中加入一個(gè)物件，OpticStudio則會(huì)以這個(gè)物件為中心畫出一個(gè)虛擬的球體，然后所有的散射光將只會(huì)往這個(gè)球體過去。
展開 Ansys Zemax | 如何模擬雙折射偏振器件
這篇文章介紹了什么是雙折射現(xiàn)象、如何在OpticStudio中模擬雙折射 (birefringence)、如何模擬雙晶體的雙折射偏振器以及如何計(jì)算偏振器的消光比。（聯(lián)系我們獲取文章附件）
什么是雙折射現(xiàn)象
一般的光學(xué)材料都是均勻的各向同性的，也就是說無(wú)論光從哪個(gè)方向穿過材料，其折射率都保持一致。對(duì)于單軸材料來(lái)說，例如方解石 (Calcite)，其晶軸定義了材料的對(duì)稱軸。這類材料對(duì)光線的偏折能力隨入射光的偏振態(tài)及入射光與晶軸的夾角不同而不同。因此對(duì)于任意一束光，兩個(gè)正交的偏振態(tài)下可能存在不同的折射角。這種現(xiàn)象稱為光的雙折射。
光線在雙折射材料中的折射總是遵循斯涅耳定律 (Snell`s Law) 的，但是材料中的有效折射率與入射光的偏振態(tài)和入射方向與晶軸夾角相關(guān)。其中“尋常光 (Ordinary)”的折射角由下式定義：
其中no為尋常光的折射率，這是斯涅耳定律的一般形式。“非尋常光 (Extraordinary)”的折射角由下式定義：
該式同樣遵循斯涅耳定律，但是此時(shí)的折射率是角度θw的函數(shù)，該角度表示晶軸向量a和折射光波矢k的夾角。
光線向量S指向能量傳播方向。在普通材料中，光線向量S與波矢k為同一向量，此時(shí)我們使用k表示。但在雙折射材料中，光線向量S與波矢k的方向存在較小的夾角，因此需要單獨(dú)考慮。其中向量S和k與晶軸向量a共面且滿足：
非尋常光的有效折射率由下式定義：
其中ne為非尋常折射率。
雙折射輸入面
準(zhǔn)確的進(jìn)行雙折射光線的追跡要比追跡普通光線復(fù)雜的多：我們必須分別考慮尋常光和非尋常光的折射率和波矢方向。
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Ansys Zemax | 如何在 OpticStudio 中模擬人眼
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展開 ANSYS知識(shí)普及6——如何模擬球鉸連接（ANSYS專家編輯，非原創(chuàng)，歡迎轉(zhuǎn)摘）
本人準(zhǔn)備出一個(gè)ANSYS知識(shí)普及系列，將有用的網(wǎng)上資料歸攏，由于知識(shí)水平有限，不對(duì)之處請(qǐng)諒解。也歡迎各位網(wǎng)友提供好的資料分享，讓我們共同完成這個(gè)ANSYS知識(shí)普及系列。
編輯人：技術(shù)鄰ANSYS專家
業(yè)務(wù)咨詢網(wǎng)址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
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2、如侵犯知識(shí)產(chǎn)權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系ANSYS專家本人或者技術(shù)鄰，我將第一時(shí)間刪除。
小技巧：加本人關(guān)注，可以及時(shí)觀看本人發(fā)布的技術(shù)貼
MPC單元詳解（2）
MPC184單元描述
MPC184包括使用拉格朗日乘子法實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)約束的一類常用的多點(diǎn)約束單元。這些單元可以簡(jiǎn)單地分為“約束單元”或“連接單元”。 用戶可以在一些需要施加運(yùn)動(dòng)約束的場(chǎng)合中使用這些單元。這些約束可以簡(jiǎn)單到鉸鏈上的具有相同的位移值，也可以復(fù)雜到包括模型的剛性部分，或者在柔性體之間以某一特定方式傳遞運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)約束。例如，結(jié)構(gòu)中可能包含一些剛性部件或者通過轉(zhuǎn)動(dòng)或滑塊約束連接在一起的運(yùn)動(dòng)部件。結(jié)構(gòu)的剛性部分可以使用MPC184的剛性桿或剛性梁?jiǎn)卧獊?lái)模擬，運(yùn)動(dòng)部分可以使用MPC184的滑塊，球鉸，銷軸和萬(wàn)向聯(lián)軸器單元模擬。因?yàn)檫@些單元使用拉格朗日乘子法實(shí)現(xiàn)，ANSYS能夠輸出約束反力和力矩。
約束單元
如果沒有其它說明，使用這些單元時(shí)，三維單元選項(xiàng)(KEYOPT(2) = 0)為默認(rèn)值。
1.球鉸模型
球鉸
設(shè)置KEYOPT(1) = 5來(lái)定義二節(jié)點(diǎn)的球鉸。兩個(gè)節(jié)點(diǎn)必須重合。3維球鉸每個(gè)節(jié)點(diǎn)有三個(gè)自由度(x，y和z方向平移)。2維球鉸單元(KEYOPT(2) = 1)每個(gè)節(jié)點(diǎn)有二個(gè)自由度(x，y方向平移)。
展開 ANSYS知識(shí)普及5——如何模擬銷軸連接（ANSYS專家編輯，非原創(chuàng)，歡迎轉(zhuǎn)摘）
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MPC184單元詳解（1）
1.銷軸模型
MPC184單元描述
MPC184包括使用拉格朗日乘子法實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)約束的一類常用的多點(diǎn)約束單元。這些單元可以簡(jiǎn)單地分為“約束單元”或“連接單元”。 用戶可以在一些需要施加運(yùn)動(dòng)約束的場(chǎng)合中使用這些單元。這些約束可以簡(jiǎn)單到鉸鏈上的具有相同的位移值，也可以復(fù)雜到包括模型的剛性部分，或者在柔性體之間以某一特定方式傳遞運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)約束。例如，結(jié)構(gòu)中可能包含一些剛性部件或者通過轉(zhuǎn)動(dòng)或滑塊約束連接在一起的運(yùn)動(dòng)部件。結(jié)構(gòu)的剛性部分可以使用MPC184的剛性桿或剛性梁?jiǎn)卧獊?lái)模擬，運(yùn)動(dòng)部分可以使用MPC184的滑塊，球鉸，銷軸和萬(wàn)向聯(lián)軸器單元模擬。因?yàn)檫@些單元使用拉格朗日乘子法實(shí)現(xiàn)，ANSYS能夠輸出約束反力和力矩。
約束單元
如果沒有其它說明，使用這些單元時(shí)，三維單元選項(xiàng)(KEYOPT(2) = 0)為默認(rèn)值。
銷軸鏈接
設(shè)置KEYOPT(1) = 6定義二節(jié)點(diǎn)銷軸鏈接。銷軸單元的二個(gè)節(jié)點(diǎn)必須有相同的空間坐標(biāo)。
MPC184銷軸鏈接單元只有一個(gè)基本自由度－繞著軸或銷相對(duì)旋轉(zhuǎn)。單元能夠包括控制特性，如未約束自由度上的擋塊，鎖定器。旋轉(zhuǎn)邊界條件也可以施加到相對(duì)運(yùn)動(dòng)分量上。
展開 Ansys Zemax | 如何模擬雙折射偏振器件
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概述
這篇文章介紹了什么是雙折射現(xiàn)象、如何在OpticStudio中模擬雙折射 (birefringence)、如何模擬雙晶體的雙折射偏振器以及如何計(jì)算偏振器的消光比。
什么是雙折射現(xiàn)象
一般的光學(xué)材料都是均勻的各向同性的，也就是說無(wú)論光從哪個(gè)方向穿過材料，其折射率都保持一致。對(duì)于單軸材料來(lái)說，例如方解石 (Calcite)，其晶軸定義了材料的對(duì)稱軸。這類材料對(duì)光線的偏折能力隨入射光的偏振態(tài)及入射光與晶軸的夾角不同而不同。因此對(duì)于任意一束光，兩個(gè)正交的偏振態(tài)下可能存在不同的折射角。這種現(xiàn)象稱為光的雙折射。
光線在雙折射材料中的折射總是遵循斯涅耳定律 (Snell`s Law) 的，但是材料中的有效折射率與入射光的偏振態(tài)和入射方向與晶軸夾角相關(guān)。其中“尋常光 (Ordinary)”的折射角由下式定義：
其中no為尋常光的折射率，這是斯涅耳定律的一般形式。“非尋常光 (Extraordinary)”的折射角由下式定義：
該式同樣遵循斯涅耳定律，但是此時(shí)的折射率是角度θw的函數(shù)，該角度表示晶軸向量a和折射光波矢k的夾角。
光線向量S指向能量傳播方向。在普通材料中，光線向量S與波矢k為同一向量，此時(shí)我們使用k表示。但在雙折射材料中，光線向量S與波矢k的方向存在較小的夾角，因此需要單獨(dú)考慮。其中向量S和k與晶軸向量a共面且滿足：
非尋常光的有效折射率由下式定義：
其中ne為非尋常折射率。
展開 Ansys Zemax | 如何模擬 LED 及其它復(fù)雜光源
概述
在使用非序列時(shí)，對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行精確模擬的第一步總是要正確建立光源模型。OpticStudio 提供了多種精確模擬光源的方法。這篇文章介紹了如何在非序列模式下使用徑向光源 (Source Radial), 光源文件 (Source File) 以及通過建立其他復(fù)雜幾何體，來(lái)對(duì)led及其它復(fù)雜光源進(jìn)行建模。（聯(lián)系我們獲取文章附件）
介紹
Ansys Zemax 感謝 Radiant Imaging ，Opsira 和 Lumileds 公司為本文提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
準(zhǔn)確的光源模型是精確模擬照明系統(tǒng)的關(guān)鍵。對(duì)于光線追跡的過程，OpticStudio 支持光線的分裂、散射、衍射、折射和反射等，但這篇文章將討論如何從一開始發(fā)射一束光線，以正確表示光源的空間分布和角分布。
我們將討論如何模擬多種不同的 Lumileds 公司生產(chǎn)的 LED，但是其他復(fù)雜的光源例如：汞燈、白熾燈的建模也都可以參考本例的設(shè)計(jì)過程。
對(duì) LED 建模
OpticStudio 包含多種光源物體類型來(lái)近似模擬初始光源的屬性。例如可使用燈絲光源 (Source Filament), 圓柱體光源 (Source Volume Cylinder) 來(lái)有效模擬熒光管。本文的設(shè)計(jì)過程則側(cè)重于使模型更貼近實(shí)驗(yàn)及測(cè)量的空間分布（近場(chǎng)）和角分布（遠(yuǎn)場(chǎng)）數(shù)據(jù)。
由于所要模擬的LED是以光度學(xué)單位來(lái)測(cè)量的，因此在建模中我們需要先設(shè)置所使用的光度學(xué)單位。在系統(tǒng)選項(xiàng) (System Explorer) -> 單位 (Unit) 中選擇光源單位為流明 (Lumens)：
可以看到，照明將以 Lux 為單位（流明每平米），流明強(qiáng)度的單位為 Candela（流明每立體角）。
展開 Ansys Zemax | 如何模擬 LED 及其它復(fù)雜光源
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概述
在使用非序列時(shí)，對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行精確模擬的第一步總是要正確建立光源模型。OpticStudio 提供了多種精確模擬光源的方法。這篇文章介紹了如何在非序列模式下使用徑向光源 (Source Radial), 光源文件 (Source File) 以及通過建立其他復(fù)雜幾何體，來(lái)對(duì)led及其它復(fù)雜光源進(jìn)行建模。
介紹
Zemax 感謝 Radiant Imaging ，Opsira 和 Lumileds 公司為本文提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
準(zhǔn)確的光源模型是精確模擬照明系統(tǒng)的關(guān)鍵。對(duì)于光線追跡的過程，OpticStudio 支持光線的分裂、散射、衍射、折射和反射等，但這篇文章將討論如何從一開始發(fā)射一束光線，以正確表示光源的空間分布和角分布。
我們將討論如何模擬多種不同的 Lumileds 公司生產(chǎn)的 LED，但是其他復(fù)雜的光源例如：汞燈、白熾燈的建模也都可以參考本例的設(shè)計(jì)過程。
對(duì) LED 建模
OpticStudio 包含多種光源物體類型來(lái)近似模擬初始光源的屬性。例如可使用燈絲光源 (Source Filament), 圓柱體光源 (Source Volume Cylinder) 來(lái)有效模擬熒光管。本文的設(shè)計(jì)過程則側(cè)重于使模型更貼近實(shí)驗(yàn)及測(cè)量的空間分布（近場(chǎng)）和角分布（遠(yuǎn)場(chǎng)）數(shù)據(jù)。
由于所要模擬的LED是以光度學(xué)單位來(lái)測(cè)量的，因此在建模中我們需要先設(shè)置所使用的光度學(xué)單位。在系統(tǒng)選項(xiàng) (System Explorer) -> 單位 (Unit) 中選擇光源單位為流明 (Lumens)：
可以看到，照明將以 Lux 為單位（流明每平米），流明強(qiáng)度的單位為 Candela（流明每立體角）。
展開 Ansys Zemax | 如何模擬自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)
概述
這篇文章介紹了如何在OpticStudio中使用多重結(jié)構(gòu)創(chuàng)建反射式自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)。本文詳細(xì)介紹了：
如何通過縮放光闌鏡面的偏心來(lái)模擬一組鏡面陣列
如何使用公差功能生成隨機(jī)的波前差來(lái)模擬大氣不均勻性對(duì)成像的影響
如何補(bǔ)償該影響引入的像差以得到最優(yōu)的幾何和衍射點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)
如何使用求解功能簡(jiǎn)化系統(tǒng)的設(shè)置和調(diào)整參數(shù)的過程
（聯(lián)系我們獲取文章附件）
介紹
在本文介紹的自適應(yīng)反射光學(xué)系統(tǒng)中，反射拋物鏡由多個(gè)子反射鏡組成，其中每個(gè)子反射鏡可以調(diào)整自身的空間位置和旋轉(zhuǎn)方向來(lái)一定程度的矯正像差。特別是對(duì)于處在大氣環(huán)境中的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)來(lái)說，自適應(yīng)系統(tǒng)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(yīng)反射光學(xué)系統(tǒng)。本文將展示如何在序列模式下使用多重結(jié)構(gòu)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行建模。
下圖兩幅動(dòng)畫展示了序列模式下自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中反射元件的傾斜和偏心：
首先，我們需要在系統(tǒng)輸入波前上引入隨機(jī)的波前差來(lái)模擬大氣不均勻性對(duì)輸入光的影響。其次，我們需要調(diào)整每個(gè)反射元件的z軸位置以及繞元件中點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度，使像面上的像差最小。在下圖給出的2×2報(bào)告圖 (2×2 Report Graphic) 中，左上圖描述了系統(tǒng)在輸入波前上引入的隨機(jī)像差，它是由蒙特卡洛算法自動(dòng)生成的隨機(jī)波前差。其中，其它圖表動(dòng)畫對(duì)比了不同輸入波前差的情況下，自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)矯正像差之前和之后的幾何PSF和衍射PSF分析結(jié)果。
前提假設(shè)和設(shè)計(jì)目標(biāo)
對(duì)于本文示例系統(tǒng)，我們作如下前提假設(shè)：
我們將只模擬望遠(yuǎn)鏡的主鏡，即反射拋物面。不考慮望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中的其他元件，例如次級(jí)反射鏡等。這主要是為了減少示例的復(fù)雜度，但如果需要分析也可以快速添加。
每個(gè)子鏡面不會(huì)產(chǎn)生形變。這同樣是為了減少示例的復(fù)雜度，如需要也可快速添加。
展開 
Ansys Zemax | 如何模擬部分反射和散射的表面
這篇文章介紹了如何模擬一個(gè)部分反射的表面，該表面會(huì)根據(jù)指定的散射分布對(duì)一部分入射光能量進(jìn)行散射。本文介紹的示例包含部分吸收以及部分鏡面反射的情況。(聯(lián)系我們獲取文章附件)
介紹
使用 OpticStudio 非序列模式模擬散射和膜層的能力，我們可以模擬一個(gè)部分反射（或部分透射）的表面，該表面會(huì)根據(jù)指定的分布散射入射光能量的一部分。
假設(shè)我們需要模擬一個(gè)表面為部分反射（60%反射）的矩形體 (Rectangle Volume) 物體，并且其中80%的反射光會(huì)根據(jù)朗伯 (Lambertian) 分布發(fā)生散射。剩下的20%將發(fā)生鏡面反射。通過使用三個(gè)非序列物體，本文的示例可以闡述了如何使用朗伯散射和理想膜層來(lái)產(chǎn)生所需的效果。
我們無(wú)需從零開始建立模型，請(qǐng)打開附件中的示例文件。在該文件中，一個(gè)單光線光源 (Source Ray) 物體發(fā)出的光線入射到矩形體的表面，其中矩形體的材料類型為MIRROR。從光源發(fā)出的光線完美的返回到光源并被探測(cè)器平面接收。在當(dāng)前系統(tǒng)中，矩形體的表面沒有定義任何膜層或散射屬性。
通過不考慮偏振的蒙特卡洛光線追跡，單根光線照明了探測(cè)器最中間的像素并且該像素接收到的功率為1W。
建立理想膜層
OpticStudio 可以模擬任何類型的薄膜膜層，其中包括多層電介質(zhì)膜層和金屬膜層等。然而在本文中，我們將只討論如何在 OpticStudio 中建立和應(yīng)用簡(jiǎn)單的理想膜層。
和 OpticStudio 中的其他膜層相同，理想膜層是通過在膜層文件中定義材料、漸厚層以及膜層等部分的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行定義的。對(duì)于一個(gè)理想膜層，其定義語(yǔ)法為：
IDEAL
理想膜層只需要定義強(qiáng)度的透射系數(shù)和反射系數(shù)，并且該系數(shù)與波長(zhǎng)和入射角無(wú)關(guān)。
展開 Ansys Zemax | 如何模擬部分反射和散射的表面
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概要
這篇文章介紹了如何模擬一個(gè)部分反射的表面，該表面會(huì)根據(jù)指定的散射分布對(duì)一部分入射光能量進(jìn)行散射。本文介紹的示例包含部分吸收以及部分鏡面反射的情況。
簡(jiǎn)介
使用 OpticStudio 非序列模式模擬散射和膜層的能力，我們可以模擬一個(gè)部分反射（或部分透射）的表面，該表面會(huì)根據(jù)指定的分布散射入射光能量的一部分。
假設(shè)我們需要模擬一個(gè)表面為部分反射（60%反射）的矩形體 (Rectangle Volume) 物體，并且其中80%的反射光會(huì)根據(jù)朗伯 (Lambertian) 分布發(fā)生散射。剩下的20%將發(fā)生鏡面反射。通過使用三個(gè)非序列物體，本文的示例可以闡述了如何使用朗伯散射和理想膜層來(lái)產(chǎn)生所需的效果。
我們無(wú)需從零開始建立模型，請(qǐng)打開附件中的示例文件。在該文件中，一個(gè)單光線光源 (Source Ray) 物體發(fā)出的光線入射到矩形體的表面，其中矩形體的材料類型為MIRROR。從光源發(fā)出的光線完美的返回到光源并被探測(cè)器平面接收。在當(dāng)前系統(tǒng)中，矩形體的表面沒有定義任何膜層或散射屬性。
通過不考慮偏振的蒙特卡洛光線追跡，單根光線照明了探測(cè)器最中間的像素并且該像素接收到的功率為1W。
建立理想膜層
OpticStudio 可以模擬任何類型的薄膜膜層，其中包括多層電介質(zhì)膜層和金屬膜層等。然而在本文中，我們將只討論如何在 OpticStudio 中建立和應(yīng)用簡(jiǎn)單的理想膜層。
和 OpticStudio 中的其他膜層相同，理想膜層是通過在膜層文件中定義材料、漸厚層以及膜層等部分的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行定義的。
展開 Ansys Zemax | 如何模擬雙折射偏振器件
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這篇文章介紹了什么是雙折射現(xiàn)象、如何在OpticStudio中模擬雙折射 (birefringence)、如何模擬雙晶體的雙折射偏振器以及如何計(jì)算偏振器的消光比。
什么是雙折射現(xiàn)象
一般的光學(xué)材料都是均勻的各向同性的，也就是說無(wú)論光從哪個(gè)方向穿過材料，其折射率都保持一致。對(duì)于單軸材料來(lái)說，例如方解石 (Calcite)，其晶軸定義了材料的對(duì)稱軸。這類材料對(duì)光線的偏折能力隨入射光的偏振態(tài)及入射光與晶軸的夾角不同而不同。因此對(duì)于任意一束光，兩個(gè)正交的偏振態(tài)下可能存在不同的折射角。這種現(xiàn)象稱為光的雙折射。
光線在雙折射材料中的折射總是遵循斯涅耳定律 (Snell`s Law) 的，但是材料中的有效折射率與入射光的偏振態(tài)和入射方向與晶軸夾角相關(guān)。其中“尋常光 (Ordinary)”的折射角由下式定義：
其中no為尋常光的折射率，這是斯涅耳定律的一般形式。“非尋常光 (Extraordinary)”的折射角由下式定義：
該式同樣遵循斯涅耳定律，但是此時(shí)的折射率是角度θw的函數(shù)，該角度表示晶軸向量a和折射光波矢k的夾角。
光線向量S指向能量傳播方向。在普通材料中，光線向量S與波矢k為同一向量，此時(shí)我們使用k表示。但在雙折射材料中，光線向量S與波矢k的方向存在較小的夾角，因此需要單獨(dú)考慮。其中向量S和k與晶軸向量a共面且滿足：
非尋常光的有效折射率由下式定義：
其中ne為非尋常折射率。
雙折射輸入面
準(zhǔn)確的進(jìn)行雙折射光線的追跡要比追跡普通光線復(fù)雜的多：我們必須分別考慮尋常光和非尋常光的折射率和波矢方向。
展開 Ansys Zemax｜如何有效地模擬散射
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概要
OpticStudio中，有兩個(gè)用來(lái)提升散射模擬效率的工具：Scatter To List以及Importance Sampling。在這篇文章中，我們?cè)敿?xì)討論了這兩個(gè)工具，并且以一個(gè)雜散光分析為例示范了如何使用Importance Sampling。
如何有效的模擬散射
對(duì)于絕大多數(shù)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行散射模擬是非常重要的，尤其在雜散光分析中散射模擬更是關(guān)鍵所在。Zemax OpticStudio有很多內(nèi)建散射模型，這些模型支持使用者輸入任何散射分布。在非序列光線追跡中，需要使用非常多的光線射向模擬物件才能精確而適當(dāng)?shù)?em>模擬散射分布。特別是當(dāng)觀察目標(biāo)相對(duì)于散射點(diǎn)占據(jù)的立體角很小時(shí)，這個(gè)問題會(huì)更加嚴(yán)重。最簡(jiǎn)單直接的辦法就是增加入射或是散射的光線數(shù)量使更多的光線到達(dá)要觀察目標(biāo)。但是追跡更多光線會(huì)需要更多的時(shí)間，因此模擬散射就變的非常費(fèi)時(shí)。
在OpticStudio中，我們可以使用“Scatter To List”來(lái)改進(jìn)散射模擬效率，此設(shè)定強(qiáng)制系統(tǒng)只追跡那些散射到指定物件的光線而忽略其他光線。不過這并不是說光線一定會(huì)散射到指定物件上，因此對(duì)于大量光線模擬這種方法并不能改善太多。另一個(gè)OpticStudio中的“Importance Sampling”設(shè)定，則可以大幅地增進(jìn)散射模擬的效率。這兩個(gè)工具都可以在Object Properties的Scatter To標(biāo)簽中找到。
Importance Sampling原理上與Scatter To List大不相同。如果我們?cè)贗mportance Sampling中加入一個(gè)物件，OpticStudio則會(huì)以這個(gè)物件為中心畫出一個(gè)虛擬的球體，然后所有的散射光將只會(huì)往這個(gè)球體過去。
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