紅外光學器件的案例
ZEMAX軟件技術應用專題：紅外系統光學設計示例
規格如下：
波長：10μm
焦距：80mm
F數：2
FOV：30°
OpticStudio提供了一個名為INFRARED.AGF的紅外用材料玻璃目錄，如下圖所示。 這在設計紅外光學器件時是很有用的。
本文在初始數據的基礎上進行了優化，具體如下。
評價函數設置如下：
第一行設置操作數EFFL，它指定了焦距。
第二行設置操作數TOTR，它返回從第一平面到圖像平面的總厚度。
第三行設置操作數OPLT，使第二行的值小于130毫米。
第4行規定空氣和鏡頭的最小邊緣厚度要大于3毫米。
第5行規定空氣和鏡頭的最小中心厚度要大于4毫米。
第6行起是優化向導設置時的操作數，如下所示。
優化后的結果如下所示，鏡頭尺寸變小。
下面是視場的RMS波前像差結果。
可以看出，整體的衍射極限是低于衍射極限的。
這是FFT MTF的結果：
Ansys Zemax國內可靠代理商
光研科技南京有限公司是國內可靠的光學軟件和儀器光電供應商，提供企業定制化上門培訓服務，承接各類光學設計項目，并有一系列自主編寫出版的光學設計書籍。公司擁有一支高素質、高水平、實戰經驗豐富的管理，銷售以及研發團隊，從成立到現在已經為廣大企業，研究所以及高校提供了很多優秀的產品和服務，是光電圈內值得信賴的企業。追光逐夢，研以致用！以用戶的需求為起點，為客戶提供有價值的光學產品和服務一直都是光研科技南京有限公司的宗旨。
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展開 從折剪紙藝術到納米尺度光學器件，MIT聯手中國科學家集成3D光學器件
這些納米尺度光學器件可以用來構建更復雜的光學通訊、傳感、計算和生物醫藥技術芯片。
例如，葡萄糖分子有左旋和右旋 2 種類型，具有不同的光特性。因此，可以利用這種特性，用納米光學極化傳感器構建更小，更高效的葡萄糖分子感測器。
此外，通過光學極化技術，可以讓光纖通信實現極化復用，提高光纖容量，而利用納米光學器件可以構造出更高效的光纖通信系統。
第十二屆“宇瞳杯”光學設計大賽--中波紅外成像光學系統設計
所得到的組合后的二維圖如下：
將光闌放置在冷光闌位置，控制系統焦距，對鏡片形狀進行優化，逐步增加視場角，從而獲取到一個視場角滿足要求的光學系統初始結構，隨后，我們通過增加非球面鏡片，控制總長為180，進一步優化光學系統。優化后的光學系統結構圖如下所示：
MTF如下圖：
圖13.系統MTF曲線圖
然后再做無熱化設計。設置三重組態，將材料設置為hammer，優化玻璃。最終的二維如下圖所示。
20℃MTF
-40℃MTF
60℃MTF
畸變圖
最后，有相關需求，歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯絡。
什么是光學計算？如何在 COMSOL 中分析光學計算器件
光學計算是替代當前電子計算機的另一種可能形式。在這篇文章中，我們將探討光學計算的概念，并解釋了光學矩陣乘法網絡是如何工作的。我們還討論了如何使用 COMSOL Multiphysics? 軟件及其附加產品——波動光學模塊對光學計算設備進行建模。結合這些產品的使用，展示了在模擬大型光學系統時應用波束包絡法的優勢。
光學計算簡介
摩爾定律
在過去的幾十年里，計算機的能力一直呈指數級增長。這種增長遵循摩爾定律，即集成電路中的晶體管數量每兩年翻一番，而計算機的成本將降低。這使得我們今天享有的大部分現代技術成為可能。例如，主流計算機芯片完全基于晶體管等電子元件，每塊芯片的晶體管數量幾乎每兩年就會翻一番。為了跟上這種增長，并在可控的功率效率下提高計算機芯片的性能，芯片上的電子元件(包括晶體管)的小型化既關鍵又不可避免。盡管工程師們在這方面做了出色的工作，將晶體管從厘米尺度縮小到納米尺度，但重要的是要認識到，最終基本的限制將阻礙這類設備的發展。例如，當一個電子元件的尺寸接近原子水平時，量子效應將導致其功能不穩定。科學和工程界長期以來一直在考慮電子計算機的替代形式。最近引起廣泛關注的一種替代是光學計算——指用光(光子)而不是電流(電子)進行計算。
雖然光學計算是一項新興技術，但光學在信息技術中的應用已經有相當長的一段時間了，特別是利用光進行信息傳輸。損耗極低的光纖可以以光速長距離傳輸信息。光纖網絡設備常用于數據中心甚至普通家庭。然而，在商業化方面，利用光進行計算仍處于起步階段。
光學中的數學計算
眾所周知，某些光學過程對應于數學計算。例如，考慮光的衍射。當光通過衍射介質時，本質上是在進行傅里葉變換積分。然而，光學系統是否可以像我們今天擁有的計算機一樣進行通用數學計算，可能還不是很清楚。目前，光學計算有許多不同的形式。
展開 
在光源與光學器件研發中的應用——OAS光學分析軟件
5.雜散光分析：提高光學品質
雜散光是光源與光學器件研發中必須重點關注的問題之一。OAS 光學分析軟件提供了強大的雜散光分析工具，能夠幫助研發人員快速識別并優化光學系統中的雜散光問題。通過區域分析、光線路徑分析等工具，研發人員可以清晰地看到雜散光的來源和傳播路徑，從而采取有效的措施加以抑制或消除。
6.多場景適應：增強穩定性
OAS 光學分析軟件支持多種光源和觀察條件的設置，使得研發人員可以在不同場景下對光源與光學器件進行仿真分析。這有助于評估產品在不同應用環境中的適應性和穩定性，這種廣泛的適用性為產品的設計優化提供了豐富的數據支持和決策依據，為產品的設計與優化提供有力支撐。
7.定制擴展：滿足特殊需求
OAS 光學分析軟件還支持用戶自定義擴展功能，允許研發人員根據自己的需求開發特定的工具和算法。這種靈活性使得OAS能夠滿足各種復雜和特殊的光學設計需求，為光源與光學器件的研發提供了更多的可能性。
OAS 光學分析軟件在光源與光學器件研發中的應用極為廣泛且深入。其強大的功能體系，包括高精度建模、光線追跡、優化工具、集成設計、雜散光分析、多條件支持以及用戶自定義擴展等，為設計師提供了一站式的解決方案，使其能夠從容應對各種復雜的光學設計難題，創造出更加卓越、高效的光學產品。
展開 3d光學輪廓儀應用于測量超光滑透明微光學器件
微光學器件是光學器件的重要分支，為光學通信、光傳感、光計算等領域的發展提供重要支撐。微光學器件具有尺寸小、功耗低、低成本等優勢，可以于電子器件集成，實現更高效的數據傳輸和信號處理。未來，隨著微納加工技術的進一步發展，微光學器件的功能將繼續擴展，應用范圍將進一步拓寬。同時，微光學器件也面臨著制備工藝、材料性能、器件可靠性等方面的挑戰，需要進一步的研究和改進。
微光學器件是指尺寸在微米到毫米級別的光學元件，其尺寸比傳統光學器件小很多。微光學器件利用了微納加工技術，將光學器件的功能集成到微米尺寸的芯片中，具有小型化、集成化、高效率、低成本等特點。微光學器件同時具備納米尺度的輪廓起伏變化和超光滑且透明的特點，該特點導致的測量需求，3d光學輪廓儀(白光干涉儀)能滿足。
3d光學輪廓儀通過利用白光的干涉和衍射現象，能夠對微小的表面高度差異進行精確測量，并得出精準的尺寸和形態數據。
對于超光滑透明微光學器件的測量來說，3d光學輪廓儀不僅具備高精度和高分辨率的特點，還能夠快速、無損地獲得物體的三維形貌信息，所以白光干涉儀有以下幾個重要的特點和優勢：
1、高精度：3d光學輪廓儀能夠實現納米級別的測量精度，可以準確檢測器件表面的微小高度差異。這對于一些要求非常高的器件尺寸和形貌測量非常重要。
2、高分辨率：3d光學輪廓儀具有很高的空間分辨率，可以捕捉到微小的表面變化。它可以清晰地顯示出微光學器件表面的各種細微紋理和形貌特征，為后續的分析和優化提供了有力的支持。
3、快速非接觸：與傳統的測量方法相比，3d光學輪廓儀無需直接接觸被測對象，避免了對器件的破壞和變形。同時，它的測量速度很快，可以在短時間內完成大量數據的采集和分析。
展開 線下培訓 | 《 SYNOPSYS 紅外光學系統設計》招生中
SYNOPSYS · 紅外光學系統設計 · 線下培訓
紅外光是指波長大于750nm的不可見光，自然界的任何物體都是紅外光輻射光源，應用這一點人們可以看清自然界中許多肉眼看不到的東西。實際上，紅外技術在安防監控、應急救援、車載夜視、刑偵通訊、消費電子等諸多范疇都有使用。而在消防應急救援過程中，紅外鏡頭的分辨能力起著至關重要的作用。紅外鏡頭作為紅外熱成像系統的“眼睛”，其性能的好壞直接影響到整機系統性能的優劣，是紅外系統的重要組件之一。
考慮到大家對于紅外光學課程的需求，武漢墨光計劃在2023年5月22-23日開展線下《 SYNOPSYS 紅外光學系統設計》培訓課程，培訓地點在湖北 · 武漢。
展開 線上培訓 |《 SYNOPSYS 紅外光學設計》招生中
SYNOPSYS · 紅外光學設計 · 線上培訓
紅外光是指波長大于750nm的不可見光，自然界的任何物體都是紅外光輻射光源，應用這一點人們可以看清自然界中許多肉眼看不到的東西。實際上，紅外技術在安防監控、應急救援、車載夜視、刑偵通訊、消費電子等諸多范疇都有使用。而在消防應急救援過程中，紅外鏡頭的分辨能力起著至關重要的作用。紅外鏡頭作為紅外熱成像系統的“眼睛”，其性能的好壞直接影響到整機系統性能的優劣，是紅外系統的重要組件之一。
考慮到大家對于紅外光學課程的需求，武漢墨光計劃在2023年6月26-27日開展線上《 SYNOPSYS 紅外光學設計》培訓課程。
展開 光學人的輔助工具｜成本低且效益高！適合光學器件生產檢測檢驗的產品
Lenscheck光學測試系統（傳函儀）
LenscheckVIS/LWIR是一個成本低效益高的產品，適合您的光學器件生產和產品原型檢測檢驗的需求。作為光學成像測試領域的領導者，Optikos推出這款精簡、高效、易用的產品用于產品質量檢測。Lenscheck包含了擁有專利的VideoMTF圖像分析軟件，以及實時的調制傳遞函數測試和分析。使用這種測試系統可以讓光學儀器廠家迅速、可靠的測試產品，降低產品及組件不合格的風險。
測量
● 軸上/離軸 調制傳遞函數MTF
● 離焦調制傳遞函數
● 有效焦距
● 后焦距
● 像散
● 場曲
● 位置色差，倍率色差
● 畸變
● 主光線角度
● 環繞能
● 透射率
● 相對照度
● 散射光
● 視線
特性
● 擁有專利的VideoMTF技術，可實時測量MTF
● 平臺靈活度高，可測試一系列不同參數
● 業內領先的精確度和可重復性
● 可具體配置的全自動測量程序
● 輕松切換各種波段（可見光/近紅外，短波紅外，長波紅外）
● 高分辨率的USB電機控制平移臺
● 集成的玻璃鱗片編碼器
● 50mm通光孔徑的折/反射式準直儀
● 集成的八個靶位的靶標輪和濾光片輪
● 自動定心的光學鏡頭支架
● 12bit實時視頻
展開 綜述: “近紅外-II”光學成像的最新進展
而近紅外就是目前最實用的一種。其中，“近紅外-II”波長在1000~1700 nm比可見光區（400~700 nm）以及“近紅外-I”（700~900 nm）存在著更高的空間分辨率、更深的穿透生物基質的深度、較低的光學吸收和散射和具有最小的組織自發熒光現象。目前，利用NIR-II熒光和光聲（PA）成像的無創成像技術，就體現了NIR-II光學成像的巨大吸引力。因此，NIR-II生物成像由于其在臨床前研究和臨床實用方面的巨大潛力而得到越來越多的探索。
【成果簡介】
近日，Adv. Mater. 在線刊登了新加坡國立大學的劉斌教授（通訊作者）等人總結的題為“Recent Advances of Optical Imaging in the Second Near-Infrared Window”綜述，報道了NIR-II光學成像的進展。文中從三個方面講述了NIR-II：首先強調NIR-II光譜區在生物成像中的重要性，然后討論各種NIR-II光譜區熒光成像和PA成像探針及其應用的出現和最新發展，最后給出了NIR-II光譜區生物成像的前景和所面臨的挑戰。
【圖文導讀】
1、近紅外-II (NIR-II)
生物化合物和組織（如血液、脂肪和皮膚）都能特定地吸收和散射不同程度的任何入射光。因此，光學成像必須在特定的電磁光譜區域中工作且需要光衰減最小，以改善成像對比度和靈敏度以及減少背景噪聲。
展開 SYNOPSYS 光學設計軟件課程三十五：無熱化紅外望遠鏡
在本課中，我們將研究隨著溫度的變化，中紅外望遠鏡的圖像質量如何變化。 我們從下面的實例鏡頭開始。
這是示例鏡頭X11，我們調整了最后一個空氣間隔來改善焦點。
紅外系統成像模糊不清？OAS 光學軟件精準攻克難題
紅外冷反射案例分析
簡介
在紅外光學系統中，冷反射現象是影響成像質量的關鍵因素之一。當系統內部低溫表面反射紅外輻射并干擾探測器正常接收信號時，會產生雜散光，導致圖像出現偽影、對比度下降等問題，嚴重影響紅外熱成像系統的探測精度與可靠性。因此，有效分析和抑制紅外冷反射，對提升紅外光學系統性能至關重要。OAS 光學軟件憑借其強大的光學仿真與分析功能，為解決此類問題提供了高效的技術手段。
OAS 軟件在案例中的應用
模型構建
利用 OAS 軟件的建模功能，建模出長波紅外熱成像鏡頭模型。該鏡頭作為研究對象，其結構參數與表面特性是建模的關鍵。隨后，在軟件材料庫中選擇或自定義簡單材料，并依據實際需求輸入詳細的光學參數，如折射率、吸收率等，將這些參數準確地定義在鏡頭表面，確保模型能夠真實反映實際光學系統的物理特性。
光源設置
創建適用于紅外冷反射分析的光源。鑒于案例聚焦于長波紅外波段，在軟件中設置紅外波長的光源，精確設定其波長范圍、輻射強度等參數。同時，對光線追跡的相關參數進行優化，包括追跡光線數量、追跡精度等，以保證光線追跡結果的準確性與可靠性。
光線追跡與數據采集
完成上述設置后，使用 OAS 軟件的光線追跡功能。軟件將依據設定的參數，模擬紅外光線在長波紅外熱成像鏡頭中的傳播路徑，精確計算光線在各個光學表面的反射、折射情況。在追跡過程中，軟件實時采集光線與光學系統相互作用的數據，為后續分析提供全面的數據基礎。
紅外系統的三位追跡圖
紅外系統的探測器結果圖（平滑兩次）
總結
本案例通過 OAS 光學軟件成功實現了對長波紅外熱成像鏡頭中紅外冷反射現象的模擬與分析，充分展示了該軟件在紅外光學系統設計與優化中的強大功能與應用潛力。
展開 SYNOPSYS?光學設計軟件---近紅外鏡頭案例
概述
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MGT玻璃庫
執行DSEARCH
執行GSEARCH
SPEC透鏡規格
設置工作目錄
選擇Dbook工作目錄
參考Donald Dilworth《Lens Design Automatic and quasi-autonomous computational methods and techniques》第14章
二維圖
FETCH 1.RLE
點擊 ，選中OPD Fan Plots，Scale=0.5
玻璃庫
在Command Window中輸入MGT
選中Guangming，點擊OK
點擊Graph
選中Plot P(N3,N2) vs. V(N2)
點擊OK
找出四種玻璃
數據現在不在屏幕上，因此在 顯示屏上單擊并使用鼠標滾輪縮小，直到看到一組紅點。點擊 使紅點放大居中
點擊Full Name按鈕
紅圈出的四中玻璃名稱為 D-FK61， G-ZF52， H-ZH88 和 H-F51
執行DSEARCH
點擊 打開C14M1.MAC
點擊運行宏
指示DSEARCH僅使用上一 頁ppt紅圈中的兩個玻璃
DSEARCH生成十種最佳配 置的圖片
DSEARCH意思是Design Search
DSEARCH最佳結果
得到一個非常好的五片透鏡，但它只有我們指定 的兩種玻璃類型
執行GSEARCH
點擊打開DSEARCH_OPT.MAC
點擊另存為NIR_OPT.MAC
點擊打開C14M2.MAC
點擊Run按鈕
GSEARCH意思是 Search for best glasses，在四種玻璃中進行更復雜的搜索
展開 內置光學濾鏡用于紅外線過濾的一種光-數字轉換器-WH81120UF
光-數字轉換器的工作原理主要包括光信號接收與轉換、信號處理和數字信號輸出三個核心環節：
光信號接收與轉換：通過光電二極管等器件將接收到的光信號轉換為電信號。當光信號通過光纖進入轉換器時，內部的光電轉換器（接收器）將光信號轉換為相應的電信號。
信號處理：將電信號進行放大、濾波和整形處理，確保信號穩定性和質量。例如，采用升余弦均衡技術壓縮信道帶寬以減少噪聲，并通過自動增益控制線路維持輸出信號幅度恒定。
數字信號輸出：經過處理的電信號被轉換為標準數字信號，并通過數字接口輸出。例如，HDMI設備或數據中心設備可直接接收這些信號實現高效數據傳輸。
由工采網代理的WH81120UF是一種光數轉換器，它結合了光電二極管、電流放大器、模擬電路和數字信號處理器。環境光傳感器（ALS）內置了一個抑制紅外光譜的濾光片，并提供了一個接近人眼反應的光譜。肌萎縮性側索硬化癥可以從黑暗到陽光直射，可選擇的檢測范圍約為40 dB。雙通道輸出（人眼），因此在不同的光條件下具有良好的光比。ALS在不同光照條件下具有良好的光比。
WH81120UF具有高/低閾值的可編程中斷功能。電源需要確保VDD旋轉率至少為0.5V/ms。WH81120UF具有電源復位功能。當VDD在室溫下低于1.4V時，集成電路將自動重置。然后以需求轉換速率重新供電，并將寄存器寫入所需的值。
WH81120UF在I2C總線上運行，其寄存器包含配置、狀態和結果信息。所有的寄存器都是8位長的。
展開 光學新研究｜用近紅外光代替可見紅光，驚現新型光合作用
光合作用是我們大家都熟悉的，最近發現了一種新型的光合作用，利用近紅外光代替光合作用典型的可見紅光。大家看看是怎么回事吧！
光合作用
光合作用通常是指綠色植物（包括藻類）吸收光能，把二氧化碳(CO2)和水(H2O)合成富能有機物，同時釋放氧的過程。
近紅外光
近紅外光是介于可見光（VIS）和中紅外光（MIR）之間的電磁波，按ASTM（美國試驗和材料檢測協會）定義是指波長在780～2526nm范圍內的電磁波。習慣上又將近紅外區劃分為近紅外短波（780~1100nm）和近紅外長波（1100~2526nm）兩個區域。
新發現
倫敦帝國理工學院的一項新研究描述了一種新型光合作用。科學家稱這項研究成果“涉及到改變我們對基本機制的理解”。此外科學家還指出，這一發現可能為比現有選擇更有效的基因工程作物鋪平道路。
根據這項研究，研究人員發現了一種新型的光合作用，利用近紅外光代替光合作用典型的可見紅光。
紅光光合作用涉及綠色色素葉綠素-a，其從紅光為植物收集能量。然而，研究人員發現，某些藍藻在近紅外光豐富的陰影區生長時不會利用葉綠素-a，轉而會利用葉綠素-f。這使得藍藻能夠在光線較暗的海岸巖石之類的地方生長。
研究人員此前已經知道葉綠素-f的存在; 相反，這項研究揭示了它在一種新型光合作用中的應用，這種新型光合作用在近紅外光更容易獲得的環境中使用。研究人員將這種類型的光合作用稱為“超越紅色極限”，它對天體生物學具有很大啟發。
研究人員表示，天體生物學領域使用“紅色極限”來確定不同植物是否可能有復雜的生命形式。
該研究的首席研究員 Bill Rutherford教授表示，這一發現“正在改變教科書上的內容。”
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