光學(xué)計量設(shè)備的案例
超表面計量學(xué)的光學(xué)屬性
光學(xué)超表面（MS）是一種新型的平面光學(xué)元件，由于其緊湊性、多功能性以及設(shè)備集成性的優(yōu)點，正深刻變革著光學(xué)設(shè)計領(lǐng)域。本期文章將介紹現(xiàn)有的用于超表面檢測的光學(xué)計量技術(shù)，包括振幅、偏振、定量相位測量以及疊層成像等 ，最后討論了超表面在光學(xué)計量中的應(yīng)用以及未來的發(fā)展趨勢。
引言
過去十年間，平面結(jié)構(gòu)化光學(xué)界面（即超表面）發(fā)展迅猛。超表面本質(zhì)上是平面器件，可借助半導(dǎo)體制造工具和設(shè)備進行生產(chǎn)，有望實現(xiàn)晶圓級制造以及與光電子系統(tǒng)集成。盡管超表面發(fā)展前景廣闊，但實現(xiàn)工業(yè)化仍面臨諸多挑戰(zhàn)。其中，確保制造出的超表面達到設(shè)計階段預(yù)期的光學(xué)性能至關(guān)重要，且這一要求需在高產(chǎn)量條件下達成，即同一晶圓上生產(chǎn)的數(shù)千個器件都要滿足性能標(biāo)準(zhǔn)。半導(dǎo)體行業(yè)通過在制造過程中進行多次連續(xù)和并行測量來解決類似問題，因此，超表面光學(xué)元件的工業(yè)化生產(chǎn)也需要適配的先進計量技術(shù)，以推動其性能提升，加速系統(tǒng)集成和工業(yè)應(yīng)用進程。此外，當(dāng)成功制造超表面后，仍需專用光學(xué)計量技術(shù)來驗證其光學(xué)特性，而且，超表面集成到系統(tǒng)和復(fù)雜器件中時，也需要測量來保證最終產(chǎn)品符合規(guī)格。因此，無論是超表面元件還是完整系統(tǒng)，都需要計量和驗證測試。
超表面原理
超表面是由納米結(jié)構(gòu)元素組成的，這些元素位于分隔兩種介質(zhì)的界面處。這些納米結(jié)構(gòu)可用于控制透射光和反射光的光學(xué)特性。超表面的優(yōu)勢是通過在納米結(jié)構(gòu)處對入射光產(chǎn)生相移來實現(xiàn)波前控制。傳統(tǒng)的應(yīng)用包括可以實現(xiàn)光任意角度偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)器、具有聚光功能的超透鏡、可以投影用戶定義的強度分布的全息圖等。而實現(xiàn)相移的方法可以歸結(jié)為三種類型：
1） 傳播相位型：該種方法利用高縱橫比的電介質(zhì)結(jié)構(gòu)充當(dāng)小波導(dǎo)，通過控制結(jié)構(gòu)的有效折射率，即通過控制圓柱直徑，來控制相同高度柱體透射的相位延時，其示意圖如圖1（a）所示。
2） 諧振相位型：該種方法依賴由米氏共振引起光的激發(fā)和散射。其示意圖如圖1（b）所示。
展開 用于光學(xué)測量的菲索干涉儀
斐索干涉儀是工業(yè)中常見的光學(xué)計量設(shè)備，它們通常用于光學(xué)表面質(zhì)量的高精度測試。 借助VirtualLab Fusion中的非順序追跡，我們構(gòu)建了一個菲索干涉儀，并利用它測試了不同的光學(xué)表面，例如圓柱形和球形。 可以看出，產(chǎn)生的干涉條紋對表面輪廓具有敏感性。
摘要
[NEWSLETTER] 邁克爾遜干涉儀和光學(xué)計量學(xué)
自從1887年著名的邁克爾遜-莫雷實驗開始，邁克爾遜干涉儀及其變種在光學(xué)研究中發(fā)揮著重要作用。如今，人們?nèi)匀唤?jīng)常可以找到以邁克爾遜干涉儀形式配置的光學(xué)系統(tǒng)，例如相干掃描干涉儀。借助VirtualLab Fusion，尤其是在非序列場追跡的幫助下，我們展示了邁克爾遜白光干涉儀的工作原理，并展示了其如何應(yīng)用于光學(xué)計量學(xué)。
邁克爾遜干涉儀
在充分考慮氙氣燈光源的光譜特性（即有限的相干長度）基礎(chǔ)上建模具有氙氣燈的邁克爾遜干涉儀。
光學(xué)層析掃描干涉儀
使用低相干氙氣燈，建立一個邁克爾遜干涉儀，用以精確掃描給定樣品的表面輪廓。
[VirtualLab] 用于光學(xué)檢測的斐索干涉儀
摘要
斐索干涉儀是工業(yè)上常見的光學(xué)計量設(shè)備，通常用于高精度測試光學(xué)表面的質(zhì)量。在VirtualLab Fusion中通道配置的幫助下，我們建立了一個Fizeau干涉儀，并將其用于測試不同的光學(xué)表面，例如圓柱形和球形表面。結(jié)果表明，表面輪廓對干涉條紋的產(chǎn)生是敏感的。
建模任務(wù)
測試表面
非序列追跡
通用探測器和探測器附加組件
總結(jié)-組件…
觀測下的傾斜平面
被觀測圓柱面
被觀測球面
邁克爾遜干涉儀和光學(xué)計量學(xué)
自從1887年著名的邁克爾遜-莫雷實驗開始，邁克爾遜干涉儀及其變種在光學(xué)研究中發(fā)揮著重要作用。如今，人們?nèi)匀唤?jīng)常可以找到以邁克爾遜干涉儀形式配置的光學(xué)系統(tǒng)，例如相干掃描干涉儀。借助VirtualLab Fusion，尤其是在非序列場追跡的幫助下，我們展示了邁克爾遜白光干涉儀的工作原理，并展示了其如何應(yīng)用于光學(xué)計量學(xué)。
邁克爾遜干涉儀
在充分考慮氙氣燈光源的光譜特性（即有限的相干長度）基礎(chǔ)上建模具有氙氣燈的邁克爾遜干涉儀。
光學(xué)層析掃描干涉儀
使用低相干氙氣燈，建立一個邁克爾遜干涉儀，用以精確掃描給定樣品的表面輪廓。
展開 邁克爾遜干涉儀和光學(xué)計量學(xué)
自從1887年著名的邁克爾遜-莫雷實驗開始，邁克爾遜干涉儀及其變種在光學(xué)研究中發(fā)揮著重要作用。如今，人們?nèi)匀唤?jīng)常可以找到以邁克爾遜干涉儀形式配置的光學(xué)系統(tǒng)，例如相干掃描干涉儀。借助VirtualLab Fusion，尤其是在非序列場追跡的幫助下，我們展示了邁克爾遜白光干涉儀的工作原理，并展示了其如何應(yīng)用于光學(xué)計量學(xué)。
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菲索光學(xué)測試干涉儀
摘 要
斐索干涉儀是工業(yè)中常見的光學(xué)計量設(shè)備，它們通常用于光學(xué)表面質(zhì)量的高精度測試。 借助VirtualLab Fusion中的非順序追跡，我們構(gòu)建了一個菲索干涉儀，并利用它測試了不同的光學(xué)表面，例如圓柱形和球形。 可以看出，產(chǎn)生的干涉條紋對表面輪廓具有敏感性。
建模任務(wù)
傾斜平面下的觀測條紋
圓柱面下的觀測條紋
球面下的觀測條紋
VirtualLab Fusion 視窗
VirtualLab Fusion 流程
VirtualLab Fusion 技術(shù)
文件信息
用于光學(xué)檢測的斐索干涉儀
摘要
斐索干涉儀是工業(yè)上常見的光學(xué)計量設(shè)備，通常用于高精度測試光學(xué)表面的質(zhì)量。在VirtualLab Fusion中通道配置的幫助下，我們建立了一個Fizeau干涉儀，并將其用于測試不同的光學(xué)表面，例如圓柱形和球形表面。結(jié)果表明，表面輪廓對干涉條紋的產(chǎn)生是敏感的。
建模任務(wù)
測試表面
非序列追跡
通用探測器和探測器附加組件
總結(jié)-組件
…
觀測下的傾斜平面
被觀測圓柱面
被觀測球面
[VirtualLab] 菲索光學(xué)測試干涉儀
摘 要
斐索干涉儀是工業(yè)中常見的光學(xué)計量設(shè)備，它們通常用于光學(xué)表面質(zhì)量的高精度測試。 借助VirtualLab Fusion中的非順序追跡，我們構(gòu)建了一個菲索干涉儀，并利用它測試了不同的光學(xué)表面，例如圓柱形和球形。 可以看出，產(chǎn)生的干涉條紋對表面輪廓具有敏感性。
建模任務(wù)
傾斜平面下的觀測條紋
圓柱面下的觀測條紋
球面下的觀測條紋
VirtualLab Fusion 視窗
VirtualLab Fusion 流程
VirtualLab Fusion 技術(shù)
文件信息
詳細閱讀
-Laser-Based Michelson Interferometer and Interference Fringe Exploration
-Mach-Zehnder Interferometer
展開 用于光學(xué)測量的菲索干涉儀
摘要
斐索干涉儀是工業(yè)中常見的光學(xué)計量設(shè)備，它們通常用于光學(xué)表面質(zhì)量的高精度測試。 借助VirtualLab Fusion中的非順序追跡，我們構(gòu)建了一個菲索干涉儀，并利用它測試了不同的光學(xué)表面，例如圓柱形和球形。 可以看出，產(chǎn)生的干涉條紋對表面輪廓具有敏感性。
建模任務(wù)
傾斜平面下的觀測條紋
圓柱面下的觀測條紋
球面下的觀測條紋
VirtualLab Fusion 視窗
VirtualLab Fusion 流程
設(shè)置入射場
- 基本光源模型[教程視頻]
定義元件的位置和方向
- LPD II: 位置和方向[教程視頻]
正確設(shè)置通道的非序列追跡
- 非序列追跡的通道設(shè)置[用戶案例]
VirtualLab Fusion 技術(shù)
文件信息
展開 VirtualLab Fusion用于光學(xué)測量的菲索干涉儀
摘要
斐索干涉儀是工業(yè)中常見的光學(xué)計量設(shè)備，它們通常用于光學(xué)表面質(zhì)量的高精度測試。 借助VirtualLab Fusion中的非順序追跡，我們構(gòu)建了一個菲索干涉儀，并利用它測試了不同的光學(xué)表面，例如圓柱形和球形。 可以看出，產(chǎn)生的干涉條紋對表面輪廓具有敏感性。
建模任務(wù)
傾斜平面下的觀測條紋
圓柱面下的觀測條紋
球面下的觀測條紋
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- 基本光源模型[教程視頻]
定義元件的位置和方向
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正確設(shè)置通道的非序列追跡
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-Laser-Based Michelson Interferometer and Interference Fringe Exploration
-Mach-Zehnder Interferometer
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用于光學(xué)測量的菲索干涉儀
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斐索干涉儀是工業(yè)中常見的光學(xué)計量設(shè)備，它們通常用于光學(xué)表面質(zhì)量的高精度測試。 借助VirtualLab Fusion中的非順序追跡，我們構(gòu)建了一個菲索干涉儀，并利用它測試了不同的光學(xué)表面，例如圓柱形和球形。 可以看出，產(chǎn)生的干涉條紋對表面輪廓具有敏感性。
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定義元件的位置和方向
-LPD II: 位置和方向[教程視頻]
正確設(shè)置通道的非序列追跡
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-Laser-Based Michelson Interferometer and Interference Fringe Exploration
-Mach-Zehnder Interferometer
展開 光學(xué) | 仿真技術(shù)推動可穿戴健康監(jiān)測設(shè)備領(lǐng)域革新
本文原刊登于Ansys.com：《Revolutionizing Wearable Health Monitors With Ansys Optics in AR/VR and Consumer Electronics》
作者：Kerry Herbert | Ansys高級產(chǎn)品營銷經(jīng)理
編輯整理：谷晨風(fēng) | Ansys高級應(yīng)用工程師
光學(xué)產(chǎn)品、可穿戴健康監(jiān)測設(shè)備與沉浸式技術(shù)（增強現(xiàn)實（AR）和虛擬現(xiàn)實（VR）等）的交匯，正在開啟消費類電子產(chǎn)品創(chuàng)新的新時代。可穿戴健康監(jiān)測設(shè)備已從基本的計步器發(fā)展為能夠跟蹤心率、氧飽和度和血壓的高級設(shè)備。這些設(shè)備在我們的日常生活中越來越重要，不僅能幫助用戶掌握健康狀況，而且還可為醫(yī)療專業(yè)人員提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
可穿戴健康監(jiān)測設(shè)備的興起
隨著傳感器技術(shù)、微型化和人工智能（AI）集成的不斷發(fā)展，全球可穿戴健康監(jiān)測設(shè)備市場預(yù)計將顯著增長。然而，這一增長，也為設(shè)計緊湊、高效且準(zhǔn)確的設(shè)備，以及提供無縫用戶體驗帶來了挑戰(zhàn)，而Ansys光學(xué)產(chǎn)品則是應(yīng)對這一挑戰(zhàn)的專業(yè)級解決方案。
從跟蹤關(guān)鍵健康指標(biāo)到打造沉浸式醫(yī)療保健體驗，Ansys光學(xué)產(chǎn)品系列處于行業(yè)前沿，打造領(lǐng)先解決方案，將先進的仿真技術(shù)與真實應(yīng)用場景相結(jié)合。
Ansys光學(xué)產(chǎn)品在可穿戴設(shè)備中的重要作用
光學(xué)系統(tǒng)是許多可穿戴健康監(jiān)測設(shè)備的核心。從測量血流的光電容積描記法（PPG）傳感器到高級成像系統(tǒng)，光學(xué)設(shè)計的精度對于實現(xiàn)可靠性能至關(guān)重要。Ansys光學(xué)產(chǎn)品提供的強大仿真工具，可幫助工程師以卓越的精度設(shè)計，優(yōu)化并驗證這些光學(xué)系統(tǒng)。
Ansys光學(xué)產(chǎn)品為可穿戴健康監(jiān)測設(shè)備帶來的關(guān)鍵優(yōu)勢
微型化：Ansys光學(xué)產(chǎn)品可幫助工程師設(shè)計緊湊型光學(xué)系統(tǒng)，滿足可穿戴設(shè)備流暢輕便外形的要求。
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