ansys顯示光線的案例
ZEMAX | 如何在 SoildWorks 中顯示光線
推薦指數★★★★★
這周就讓我們一起學習：
如何在 SoildWorks
中顯示光線
概述
OpticStudio 可以導出 IGES、STEP 和 SAT 等 CAD 格式的光線信息。然而這些格式都不是 SoildWorks 默認支持的。這篇文章介紹了在 SoildWorks 中顯示 OpticStudio 生成的光線所必需的設置。
引言
光機組件設計中，光學軟件與 CAD 軟件之間的信息交流屢屢成為最棘手的部分。而OpticStudio 能夠讓用戶輕松協作其他軟件，使設計無縫對接。當用戶想要將光學系統本身導出到其他軟件中時，只要按常規操作即可，但當用戶想要將光學系統中的光線也一并導出，則需要額外的步驟。
本文介紹了如何在 SoildWorks 中顯示光線的設置流程。
如何在 SoildWorks 中顯示光線
在 3D CAD 軟件中查看透過光學元件傳播的光線是非常有用的。當導出一個序列系統時，導出光線的數量、光線的模式都可以在導出窗口中直接定義。
當導出非序列模式的光學系統時，光線的模式和數量由光源屬性和光源的陳列光線條數 (Layout Rays#) 決定。
展開 Ansys Zemax | 繪圖分辨率結果對光線追跡的影響
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概要
大多數時候，非序列系統中原生本機物體的默認繪圖分辨率足以提供光線和物體在光線追跡期間交點位置的 “初步預測”。然而在某些情況下，光線會錯過它原本要擊中的物體。這個罕見的現象通常只出現在光線入射劇烈彎曲物體時，此時而增加繪圖分辨率能在這種情況下確保光線擊中物體。
簡介
在OpticStudio的非序列模式中，繪圖分辨率設置用于在每個物體周圍生成一個 “邊界區域”。如果光線不穿過邊界，則程序假定光線不會擊中物體。在某些情況下，這意味著當分辨率設置得太低時，光線可能會錯過它應該擊中的對象。
繪圖分辨率設置僅適用于布局圖。該設置會影響物體的渲染方式，并提供光線和物體交點位置的 “初步預測”。對于光線追跡，只要繪圖分辨率能夠提供充分的初步預測，其精度將不被繪圖分辨率設置所限制。
簡單示例
在附件文件中，您將看到繪圖分辨率對光線追跡影響的示例。
一個由高斯光源、環形面和矩形探測器組成的系統被復制了四次，在每個系統中，光源都位于靠近環形面一端的位置，以便讓光源產生的所有光線都進入由環形面定義的管道。請注意，環形面的材質是 “反射鏡 (MIRROR) ”，因此所有進入管道的光線都會在管道表面反彈，并擊中位于管道末端的探測器。
作為比較，除了環形面的繪制分辨率外，所有4種系統的其他設置都是相同的。該屬性在每個環形面的繪圖屬性中定義，并在非序列元件編輯器的標注欄中標注：
3D視圖上一些光線正從管道中逸出，而環形面分辨率越高，逸出的光線就越少。
為了表明這不僅僅是繪圖渲染的結果，我們將啟動光線追跡。
展開 Ansys Zemax | 如何將光線追跡結果導出為IES格式
本文將演示如何將保存到光譜數據格式文件的光線轉換為IES文件。
IES 文件格式
IES文件格式假設光源/照明系統距離觀測平面足夠遠，可以將光源看作是沒有空間變化的點光源，這使得IES文件比其他格式的文件小得多。另外，光譜數據不包含在IES文件中，如果需要的話，必須生成單獨的文件來保存光譜數據。OpticStudio可以輕松處理轉換，并直接生成IES數據。
要直接生成IES數據，只需使用極探測器(Polar Detector ) 探測光線，然后在非序列元件編輯器(Non-Sequential Component Editor)的“工具(Tools)”菜單下使用“導出極探測器數據作為光源文件(Export Polar Detector Data as Source File)”。有關詳細信息，請參閱文章 "如何使用極探測器和IESNA/EULUMDAT光源數據"。
在OpticStudio中可以將光線數據庫中的光線保存為 . SDF文件格式（光譜數據格式），該格式包含光線擊中特定物體上一點的所有光線數據。該數據集可以簡化為IES文件，通過點擊：庫(Libraries) > IES光源模型(IES Source Models) >將光源文件轉換為IES(Convert Source File to IES)，使用轉換光源文件(Convert Source File)將其轉換為IES格式。
通常會在退出系統時保存光線，然后將該光線集轉換為IES文件提供給客戶。在這兩種情況下，都“分離”了與光源相關的空間數據，只顯示了遠場結構。
本文將重點介紹IES文件生成的第二種方法。
展開 Ansys Zemax | 如何將光線追跡結果導出為IES格式
本文將演示如何將保存到光譜數據格式文件的光線轉換為IES文件。
IES 文件格式
IES文件格式假設光源/照明系統距離觀測平面足夠遠，可以將光源看作是沒有空間變化的點光源，這使得IES文件比其他格式的文件小得多。另外，光譜數據不包含在IES文件中，如果需要的話，必須生成單獨的文件來保存光譜數據。OpticStudio可以輕松處理轉換，并直接生成IES數據。
要直接生成IES數據，只需使用極探測器(Polar Detector ) 探測光線，然后在非序列元件編輯器(Non-Sequential Component Editor)的“工具(Tools)”菜單下使用“導出極探測器數據作為光源文件(Export Polar Detector Data as Source File)”。有關詳細信息，請參閱文章“Ansys Zemax | 如何使用極探測器和 IESNA / EULUMDAT 光源數據”
在OpticStudio中可以將光線數據庫中的光線保存為 . SDF文件格式（光譜數據格式），該格式包含光線擊中特定物體上一點的所有光線數據。該數據集可以簡化為IES文件，通過點擊：庫(Libraries) > IES光源模型(IES Source Models) >將光源文件轉換為IES(Convert Source File to IES)，使用轉換光源文件(Convert Source File)將其轉換為IES格式。
通常會在退出系統時保存光線，然后將該光線集轉換為IES文件提供給客戶。在這兩種情況下，都“分離”了與光源相關的空間數據，只顯示了遠場結構。
本文將重點介紹IES文件生成的第二種方法。
展開 
Ansys Lumerical｜大尺寸超透鏡的光線追跡仿真
此.h5文件在下載包中包含的 Zemax 插件中使用，將大鏡頭集成到光線追蹤系統中。
接下來在OpticStudio的操作中。首先要將3個需要的.dll檔案放到指定的安裝目錄。接下來在OpticStudio中打開案例的檔案。超表面被設定在“user defined surface”對象上，搭配lumerical-metalens-XXXX.dll(其中XXXX與版本相關)。通過在注釋列中插入生成的 .h5 文件的名稱（包括擴展名）來讀取數據。加載數據可能需要幾分鐘的時間。
光線追蹤的集成邏輯是在光線撞擊超透鏡的空間位置處附近的相位值進行插值，以確定局部相位梯度。m階光線的輸出方向計算如下：
其中(Xi,Yi,Zi)分別是入射與出射光線的單位矢量，n1與n2是入射與出射的環境折射率，λ是波長，m是衍射級次，P(x,y)是局部相位(以弧度為單位), 注意z假設為表面的法向矢量。
點列圖顯示聚焦效果并不好，即便使用了理想透鏡相位來設計超透鏡。造成此結果其中一個原因是微納單元的納米柱半徑值是有限的采樣，其引起的相位變化量是離散的，造成超透鏡組成的相位與理想透鏡相位有偏差。另一個原因是微納單元目前是整齊的二維網格排列，在點列圖上造成水平與垂直方向的十字圖案。
OpticStudio 的表面參數中提供兩種根據相位梯度插值方法來計算光線彎曲，值 1 要求雙線性插值，而值 3 對應雙三次插值。雙三次插值可能更準確一些，而雙線性方法預計對相位跳躍更穩健一些。
確保系統的波長與用于生成數據庫的波長匹配非常重要，角度范圍應與生成數據庫時 RCWA 掃描中使用的角度范圍相匹配，以確保獲得最準確的結果。
展開 Ansys Zemax | 在 MATLAB 或 Python 中使用 ZOS-API 進行光線追跡的批次處理
IRayTraceNormPolData (sequential):
在這個界面中，我們可以使用歸一化光瞳坐標(normalized pupil coordinate)進行批次偏振光線追跡，這個 DDE 光線追跡指令(模式2)相似。此外，這界面也同樣屬于 IBatchRayTrace 界面的一種。
IRayTraceNormUnpolData (sequential):
在這個界面中，我們可以使用歸一化光瞳坐標進行批次非偏振光線追跡，這與 DDE 光線追跡指令(模式0)相似。
IZRDReader (non-sequential):
我們使用這個界面在Matlab中設定RayDatabaseReader并使其運作，同時讀取 C#dll 中每一個區段（segment）的值。
這個 DLL 的設計是為了使光線或區段的原始值(raw value)可以作為宣告物件的屬性，而被傳遞到 MATLAB 或 Python，因此 DLL 運作的過程中不會涉及任何的計算、合并和分析。這個DLL的主要目的是為了減少MATLAB或Python中十分耗時的for循環，將原先效率極低的程式轉為原生且編譯完成的C#代碼。接著，當原始值經過所有循環后，C#代碼會將數值回傳到MATLAB或Python進行最后的處理。
在序列模式的界面中有兩種情況會需要for循環的協助：AddRays（）和ReadNextResults（），分別用來增加光線和讀取數據。為了提高效率，我們會以DLL達成這兩項任務。文章附件的其中兩個示例示范了如何在序列模式中高效率的產生方形網格或低量化誤差的光線（dithered rays）。
展開 Ansys Zemax | 如何在 OpticStudio 內對斜切端面光線進行建模
現在，入射光線與像面法線之間的角度為 11.8 度，即所需的入射角。您可以看到在選中 Use Polarization 時，耦合效率回升至 88.2%。該值非常接近以前在正常端面光纖情況下實現的耦合值。
您可以在“下載”部分找到此文件 “conic_interconnect_angle_cleaved_method_1_cb_tilt_image.zar”。
方法 2：在光纖耦合工具中使用傾斜像面和模態傾斜角
在此方法中，像面再次設置為 Tilted surface 類型，但是不設置 8 度的傾斜，而是分配 Tangent Y = 0.209005（大約偏離 Y 軸 11.8 度的傾斜）。這會將入射光束和斜面法線之間的角度設置為 11.8 度，即所需的入射角。
折射后，光束與斜切面法線形成 8 度角。需要記住的一點是，Tilted surface 類型不會影響局部坐標系，這意味著像面上的局部 Z 軸與入射光束保持平行，從而與折射光束形成 3.8 度角。為了解決這個問題，在光纖耦合工具中，我們需要將光纖模式傾斜 3.8 度，使其沿折射光束對齊。可以通過 Analyze...光纖耦合...單模耦合的設置中，將 “Tilt About X” 輸入 3.8 度實現。這將使光纖模態繞局部 Z 軸順時針傾斜 3.8 度，然后將光纖模式與光纖內部的折射光束對齊。在此模態傾斜調整后，您可以看到在選中 Use Polarization 時，耦合效率現在回升至 88.2%。這與我們使用方法 1 獲得的結果非常接近，也非常接近在正常斜切光纖情況下的計算結果。
展開 Ansys Zemax | 如何在 OpticStudio 內對斜切端面光線進行建模
請注意，僅出于演示目的，在下面的所有截圖中，像面半直徑已暫時增加到 1 毫米，以清晰地顯示該表面。正如預期的那樣，在沒有補償的情況下，斜切端面會導致耦合效率顯著下降，從 88.2% 下降到 56.4%（選中 Use Polarization 選項以包括菲涅耳反射損耗）。
您可以在下載部分找到此文件：“conic_interconnect_angle_cleaved_fiber_without_mode_tilt_compensation.zar”
使用斜切光纖時，必須調整光纖進行補償對準，只有當光纖軸沿折射光束路徑時才具有最佳耦合效率。根據斯涅爾定律，我們知道對于 n = 1.47 且斜切角為 8 度的光纖，接收光纖面上所需的入射角應為 11.8 度。這將提供 8 度的折射角，使折射光束沿接收光纖光軸傳播。
通常，可以使用 Coordinate Breaks 或 Tilted surfaces 獲得傾斜。但是，這兩種方法之間存在差異。當使用 CB 表面引入傾斜時，OpticStudio 通過傾斜局部坐標系來實現，這不僅會傾斜像面，還會導致接收光纖模式的傾斜。默認情況下，接收光纖與局部 Z 軸對齊。但是使用 Tilted Image 表面只會傾斜像面本身，而不會影響局部坐標方向，這使得接收光纖模式不傾斜。
在以下部分中，我們將介紹三種在 OpticStudio 中正確設置的方法。
方法 1：使用 CB 進行模式傾斜，使用 Tilted Image 表面進行劈裂角度
這是推薦的方法，因為它將端面斜切角和模態傾斜補償角分開定義。此外，與在“光纖耦合”分析窗口中設置模態傾斜補償角的方法 2 相比，這種方法通過鏡頭數據編輯器中的 CB 表面可以直接定義模態傾斜角，使得訪問傾斜角度參數變得容易，并且可以作為變量進行優化。
展開 Ansys Zemax | 在OpticStudio中通過幾何光線追跡來模擬楊氏雙縫干涉實驗
為了確保光線允許被追跡，相對光強閾值應該被降低，實際上可以在系統選項的非序列部分中設置為最小值：
我們現在可以使用以下設置追跡系統光線，請注意打開光線分裂和散射特性等設置：
由此產生的條紋圖案是由觀察相干強度分布發現，如下所示：
請注意，總命中次數非常接近1000萬，這與100萬束初始光線在第一次散射表面數量翻倍，然后通過孔隙散射增加了5倍的過程一致。這個數量的光線可以產生高對比度的基礎條紋圖案。
用非相干線光源模擬實驗
為了模擬非相干線光源，我們對點光源沿 X 軸進行離散掃描，并按順序計算相應的基礎條紋圖。基礎條紋基本上都是相同的，除了其取決于點光源位置的相位偏移之外。將這些基礎條紋在強度上相加，得到整個光源的合成條紋圖案。在這里，我們使用了5 μm的采樣周期。使用 DDE 連接將編寫好的Matlab腳本連接至到OpticStudio可在循環中生成基礎條紋。在每個循環迭代中，系統會設置點光源位置，進行光線追跡，并使用SaveDetector命令將矩形探測器的相干數據寫入文件。然后讀取文件，提取復振幅圖像，并根據振幅的平方計算圖像強度?；A條紋的累積和被保留了下來，因此在循環的最后，可以得到最終的條紋強度圖。
用不同寬度的擴展光源進行條紋模擬
下面顯示了，從 10 μm 到 350 μm 寬度的光源模擬的合成條紋圖。對比度從檢測器的中心區域計算，每個光源寬度的值在相應圖像的標題中報告。值得注意的是，當光源從 50 μm 增加到 150 μm，然后再從150 μm 增加到250 μm 時條紋會有相位反轉。
展開 Ansys Zemax | 在 MATLAB 或 Python 中使用 ZOS-API 進行光線追跡的批次處理
IRayTraceNormPolData (sequential):
在這個界面中，我們可以使用歸一化光瞳坐標(normalized pupil coordinate)進行批次偏振光線追跡，這個 DDE 光線追跡指令(模式2)相似。此外，這界面也同樣屬于 IBatchRayTrace 界面的一種。
IRayTraceNormUnpolData (sequential):
在這個界面中，我們可以使用歸一化光瞳坐標進行批次非偏振光線追跡，這與 DDE 光線追跡指令(模式0)相似。
IZRDReader (non-sequential):
我們使用這個界面在Matlab中設定RayDatabaseReader并使其運作，同時讀取 C#dll 中每一個區段（segment）的值。
這個 DLL 的設計是為了使光線或區段的原始值(raw value)可以作為宣告物件的屬性，而被傳遞到 MATLAB 或 Python，因此 DLL 運作的過程中不會涉及任何的計算、合并和分析。這個DLL的主要目的是為了減少MATLAB或Python中十分耗時的for循環，將原先效率極低的程式轉為原生且編譯完成的C#代碼。接著，當原始值經過所有循環后，C#代碼會將數值回傳到MATLAB或Python進行最后的處理。
在序列模式的界面中有兩種情況會需要for循環的協助：AddRays（）和ReadNextResults（），分別用來增加光線和讀取數據。為了提高效率，我們會以DLL達成這兩項任務。文章附件的其中兩個示例示范了如何在序列模式中高效率的產生方形網格或低量化誤差的光線（dithered rays）。
展開 ANSYS經典結果云圖的截面顯示和擴展顯示
ANSYS經典后處理中結果云圖顯示是非常簡單，也是非常常用的功能。結果云圖通常都是論文圖片的重要組成部分，本文介紹一下
ANSYS經典結果云圖的截面顯示和擴展顯示
，供讀者參考，軟件版本
ANSYS19.0
。
一、如何顯示3D模型某一截面的應力分布？
把工作平面移到你關心的那個截面位置，保證工作平面（X-Y面）與你所要看的那個平面重合。水平主菜單PLOTCTRLS>Style>Hiden line option，然后在Hiden line option窗口中的Type of plot中選擇Section選項，在Cutting plane中選擇Work plane，再點擊APPLY即可。效果如下：
二、簡化對稱模型按完整模型顯示
我們常?？梢愿鶕Y構和載荷的對稱性，建立整體結構的
1/2、
1/4甚至
1/8模型，這樣做可以大大減小計算量。如果我們想在出圖時顯示完整模型，應該怎么做呢？菜單路徑如下：
PlotCtrls>Style>Symmetry Expansion>Periodic/Cyclic Symmetry Expansion
彈出菜單中選擇一個擴展類型即可。
三、軸對稱平面模型按3D顯示
軸對稱平面模型與對稱模型是類似的，也可以按
3D顯示，其實都是/
EXPAND命令操作，具體方法如下：
PlotCtrls>Style>Symmetry Expansion>2D Axi-Symmnetric
彈出菜單中選擇一個擴展類型即可。
完結
文章來源：ANSYS學習分享網
展開 
ANSYS經典結果云圖的截面顯示和擴展顯示
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ANSYS經典結果云圖的截面顯示和擴展顯示
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ANSYS19.0
。
一、如何顯示3D模型某一截面的應力分布？
把工作平面移到你關心的那個截面位置，保證工作平面（X-Y面）與你所要看的那個平面重合。水平主菜單PLOTCTRLS>Style>Hiden line option，然后在Hiden line option窗口中的Type of plot中選擇Section選項，在Cutting plane中選擇Work plane，再點擊APPLY即可。效果如下：
二、簡化對稱模型按完整模型顯示
我們常?？梢愿鶕Y構和載荷的對稱性，建立整體結構的
1/2、
1/4甚至
1/8模型，這樣做可以大大減小計算量。如果我們想在出圖時顯示完整模型，應該怎么做呢？菜單路徑如下：
PlotCtrls>Style>Symmetry Expansion>Periodic/Cyclic Symmetry Expansion
彈出菜單中選擇一個擴展類型即可。
三、軸對稱平面模型按3D顯示
軸對稱平面模型與對稱模型是類似的，也可以按
3D顯示，其實都是/
EXPAND命令操作，具體方法如下：
PlotCtrls>Style>Symmetry Expansion>2D Axi-Symmnetric
彈出菜單中選擇一個擴展類型即可。
完結
文章來源：ansys學習分享網
展開 Ansys Speos / Ansys Lumerical | 聯合 optiSLang 的顯示屏優化設計
選擇第一個優化設計，并獲得一些顏色變化的指標，將顯示光源表面使用texture顯示具體圖像，在顯示器上顯示圖像時，不同事先角度顏色變化。
結束語
通過Speos和Lumerical聯合optiSLang的顯示屏優化設計，通過Lumerical STACK可以設計和模擬一個參數化的微型LED或OLED像素設計，然后通過optiSLang完成多目標優化，最后將優化后的多組優化方案，在Speos真是的環境場景中，以人眼視覺方式比較這些設計方案。同樣的這個顯示優化工作流程也適用于其他應用，如汽車顯示器、電視、電腦顯示器和智能手表顯示器。
點擊圖片查看培訓詳情
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展開 ANSYS workbench聯合ANSYS/LS-dyna顯示動力學分析
一個ANSYS workbench聯合ANSYS/LS-dyna顯示動力學分析教程供新手參考吧！希望對大家有用！詳細請查看附件！如有問題，請大家指點！附件為模型及操作流程！
soda_can_filled_Parasolid.rar
ANSYS workbench聯合dyna顯示動力學分析.part1.rar
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展開 12/9 融合Ansys Lumerical 和Ansys SPEOS的全新設計流程 - 以抬頭顯示
本次網絡研討會我們將以抬頭顯示器（HUD）為例，介紹全新的設計流程，借助Ansys Lumerical內置的優化工具，能夠優化微結構參數，得到均勻的反射頻譜以及低光損耗，接下來把這些數據輸出給Ansys SPEOS，在SPEOS中整合不同光源及光學器件，實現整個光學系統的仿真，分析和評價現行設計的光學效果。會上將詳細介紹結合波動光學工具Ansys Lumerical及幾何光學工具Ansys SPEOS，討論如何在兩個工具間傳遞仿真分析所需的資料，并對光學系統性能做出評估。
會議主題
融合Ansys Lumerical 和Ansys SPEOS的全新設計流程-以抬頭顯示器為例
時間
12月9日（星期三），16:00-17:00
講師介紹
陳致豪
大學就讀於清華大學電機系，在臺灣大學光電工程研究所取得碩士學位。畢業後曾就職於顯示器產業，研究液晶光學以及液晶顯示器光學設計，有六年液晶顯示器的設計經驗。在2020年加入Ansys/Lumerical擔任應用工程師，熟悉FDTD和MODE仿真工具。
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