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Ansys Zemax | 如何建立二向分色分光鏡
分光鏡(Beam splitter)可被運(yùn)用在許多不同的場合。一般而言,入射光抵達(dá)二向分色分光鏡(dichroic beam splitter)時,會根據(jù)波長的差異產(chǎn)生穿透或反射的現(xiàn)象。這篇文章將說明如何在OpticStudio的非序列模式(non-sequential mode)中建立二向分色分光鏡,以及如何根據(jù)需求自訂鍍膜結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生分光表面。
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簡介
作為一個常見的光學(xué)元件,分光鏡(beam splitter)可將入射光分為折射和反射光線路徑。依據(jù)元件的型態(tài),我們可以將分光鏡分為以下三個類別:
· 立方體分光鏡(Cube beam splitters)
· 平板分光鏡(Plate beam splitters)
· 薄膜分光鏡(Pellicle beam splitters)
在OpticStudio中,分光鏡根據(jù)入射角、偏振態(tài)波長等特性將入射光分為兩條不同的路徑。
在這篇文章中,我們將示范如何在非序列模式中完成二向分色分光鏡的建立和模擬。
二向分色分光鏡
二向分色分光鏡利用特殊的鍍膜表面,使入射光分為如下圖的兩道光路。在這篇文章中,我們將假設(shè)你已熟悉基本的鍍膜操作。假如還不是很熟悉的讀者,建議在進(jìn)行后續(xù)步驟前可以先參考這篇文章Ansys Zemax | 如何模擬部分反射和散射的表面
在市面上眾多的分光鏡選擇中,本范例會以一款可在CVI Laser, LLC購得的款式為原型。此分光鏡為短波通(SWP)的類型,這種類型的分光鏡在入射光波長較短時具有高穿透率(即低反射率)。反之,當(dāng)入射光為長波長時,則穿透率較低(高反射率)。下圖為典型的SWP二向分色鍍膜的穿透率曲線。
展開 Ansys Zemax | 如何在序列模式下模擬分光棱鏡
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概述
這篇文章介紹了:
如何在序列模式下使用多重結(jié)構(gòu)創(chuàng)建分光棱鏡
如何在布局圖以及分析/計(jì)算窗口中同時追跡透射和反射光線
在考慮偏振及鍍膜的影響下如何計(jì)算透射和反射光線的總能量
介紹
在OpticStudio中,分光棱鏡可以在序列或非序列追跡模式下模擬。
在非序列中,光線可以在折射表面上分裂為折射和反射光線。這也是非序列模式最主要的優(yōu)勢:光線可以在物體表面處分裂為反射和透射的部分。
而在序列模式中,光線只能在折射表面處發(fā)生折射,并在鏡面上發(fā)生反射;OpticStudio的多重結(jié)構(gòu)功能可以用來在序列模式下同時模擬折射和反射光線。在本文中,我們將在序列模式中建立如下圖所示的分光棱鏡系統(tǒng):
系統(tǒng)中包含一個與偏振無關(guān)的50/50分光棱鏡。該棱鏡由N-BK7玻璃組成,并且表面鍍有MgF2抗反射膜層。其中,中間的50/50分光膜層為理想膜層,并且與偏振、入射角和波長無關(guān)。在上圖中顯示的綠色光線為反射光線,在入射到上面的像面前首先經(jīng)過下面的反射鏡反射。我們將計(jì)算兩個像面上,考慮M-BK7玻璃的體吸收、表面膜層的菲涅爾損耗以及理想的50/50分光膜層的正確透射光強(qiáng)。
在開始本文的案例前,您需要了解如何在OpticStudio中設(shè)置系統(tǒng)和表面屬性。
需要注意的是,OpticStudio可以詳細(xì)的模擬表面膜層,如金屬膜層或多層電介質(zhì)膜層等。在本例中,我們將主要展示棱鏡幾何體的建立,因此只會在模型中使用簡單的膜層。
展開 Ansys Zemax | 如何在序列模式下模擬分光棱鏡
概述
這篇文章介紹了:
· 如何在序列模式下使用多重結(jié)構(gòu)創(chuàng)建分光棱鏡
· 如何在布局圖以及分析/計(jì)算窗口中同時追跡透射和反射光線
· 在考慮偏振及鍍膜的影響下如何計(jì)算透射和反射光線的總能量
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介紹
在 OpticStudio 中,分光棱鏡可以在序列或非序列追跡模式下模擬。
在非序列中,光線可以在折射表面上分裂為折射和反射光線。這也是非序列模式最主要的優(yōu)勢:光線可以在物體表面處分裂為反射和透射的部分。
而在序列模式中,光線只能在折射表面處發(fā)生折射,并在鏡面上發(fā)生反射;OpticStudio 的多重結(jié)構(gòu)功能可以用來在序列模式下同時模擬折射和反射光線。在本文中,我們將在序列模式中建立如下圖所示的分光棱鏡系統(tǒng):
系統(tǒng)中包含一個與偏振無關(guān)的50/50分光棱鏡。該棱鏡由 N-BK7 玻璃組成,并且表面鍍有 MgF2 抗反射膜層。其中,中間的50/50分光膜層為理想膜層,并且與偏振、入射角和波長無關(guān)。在上圖中顯示的綠色光線為反射光線,在入射到上面的像面前首先經(jīng)過下面的反射鏡反射。我們將計(jì)算兩個像面上,考慮M-BK7玻璃的體吸收、表面膜層的菲涅爾損耗以及理想的50/50分光膜層的正確透射光強(qiáng)。
在開始本文的案例前,您需要了解如何在 OpticStudio 中設(shè)置系統(tǒng)和表面屬性。您可以參考以下兩篇文章。
Ansys Zemax | 如何設(shè)計(jì)單透鏡 第一部分:設(shè)置
Ansys Zemax | 如何傾斜和偏心序列光學(xué)元件
需要注意的是,OpticStudio 可以詳細(xì)的模擬表面膜層,如金屬膜層或多層電介質(zhì)膜層等。在本例中,我們將主要展示棱鏡幾何體的建立,因此只會在模型中使用簡單的膜層。
展開 如何在ANSYS WORKBENCH中施加分段函數(shù)激勵
本篇回答一位朋友提出來的問題,說明如何在ANSYS WOKRBENCH中施加分段函數(shù)激勵。
假設(shè)分段的分布載荷如下
該載荷施加在一長方體的頂面上,作為分布力系施加。
下面說明操作方法。
1. 創(chuàng)建一個瞬態(tài)動力學(xué)分析系統(tǒng)
2.創(chuàng)建一長方體,尺寸任意。
3.劃分網(wǎng)格
4.分析設(shè)置
設(shè)置兩個時間步,
第一步終止時間為1秒,打開自動時間步長,通過載荷步來定義載荷子步,初始子步10步,最小5步,最多20步。
再定義第二步如下
其含義是
第2步終止時間為2秒,打開自動時間步長,通過載荷步來定義載荷子步,初始子步10步,最小5步,最多20步.
5.固定左端
6.在上面施加分布載荷1
首先定義第一個載荷步內(nèi)的函數(shù)載荷
接著休眠期第二段(1-2秒內(nèi)的部分)
得到結(jié)果如下
7.在上面施加分布載荷2
接著休眠期第1段(0-1秒內(nèi)的部分)
得到結(jié)果如下
這就可以了。
至于后面的求解就不再贅述了。
來源:宋博士的博客,版權(quán)歸作者所有。
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