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登錄光學元件設計的案例
TIR Lens 之光學元件設計原則
綜觀以上,TIR Lens 之設計須考量澆口尺寸、分模線等限制,由注塑成型實驗得知,元件之成型優劣取決于熔膠進入澆口之速度與方向。高質量TIR 元件須留意殘留應力影響的效應,利用 Moldex3D分析工具,可協助產品設計與成型參數最適化之驗證。而在噴痕與包封之研究中,實際上還須留意三維充填效應,以減少二次包封及降低翹曲。
圖 1:Moldex3D 分析結果之溫度分布剖面
圖 2:產品因噴泉效應導致噴流痕及氣泡
塑膠光學注塑成型技術與應用發展
精密光學元件制程中最重要的就是要應用到精密元件的注塑成型制作技術,目前對光學元件注塑成型技術的研發,著重精密微注塑成型設備與微光學模具的開發制造。其中尤以微光學模具的開發制造最為關鍵與缺乏。綜合來說,光學精密元件在精密制程方面待開發的關鍵議題,在于微注塑成型機的光學模仁之設計與開發;不僅比傳統注塑成型模具復雜,精度要求也較高,目前較缺乏深入而有系統的研究。唯有在實驗和理論兩方面共同努力,以求更深入的探討,進而建立應用的通則,支援未來光電產業界對相關元件制作技術的掌握,俾可加速臺灣光電產業之技術提升。
注塑成型光學鏡片近來已大量應用于各種電子產品,然而厚度變化大與低殘留應力之要求,提高了鏡片制造的困難度。光學元件在 3C 產品中應用廣泛,無論是成像或非成像,光學元件在手機的相機、平面顯示器的背光模組及 LED 照明等產業需求非常明確,因此光學元件之注塑成型模具設計與分析有其必要性,而且是相關產業發展之關鍵技術。在此產業里不乏老字號的光學廠商。由于近年數位影像產品的市場崛起,光學元件產業與市場方有嶄新的風貌,尤其是數位相機與影像手機的市場快速發展,讓光學元件與鏡頭產業欣欣向榮,呈現有史以來的榮景。
展開 光柵光學元件設計 Optiwave OptiGrating v4.2簡介
OptiGrating 主要針對以光柵原理設計的光學元件進行設計,目前有許多的通訊及感應裝置都是根據光柵原理所制造。如:波導光柵技術已被應用在 WDM 光通訊網路、雷射穩定器、溫度及應力感應器。以光柵原理設計之元件可籍由光線傳遞、反射及穿透光譜、群相位延遲、群射散等項目進行分析。 OptiGrating 提供了不同的選項來分析及設計標準的光纖光柵及波導光柵,例如:設計一個布拉格光纖光柵濾波器,其中包含了調整光柵形狀、長度、折射率變化方式、折射率變化值、周期變化值、光纖直徑及折射率值,當設定好這些參數后,就可以讓 OptiGrating 進行模擬其原理是根據耦合模型進行運算,而耦合模型則是使用轉換距陣來計算。
描述:
OptiGrating采用耦合模理論模型的光,使光柵的分析與綜合。
一個復雜的光柵逼近序列的均勻部分,并分析了連接段與著名的傳遞矩陣法。這給設計師所需的信息和優化光柵設計測試。
應用
* WDM添加/刪除,狹窄和寬帶光纖和波導濾波器
*纖維布拉格反射器
* EDFA增益壓扁的元素
*色散補償器的光纖通信
*邊帶抑制使用光柵切趾法
*光纖和波導傳感器
*長周期光柵和耦合到包層模式
展開 衍射及微納光學系統的分析、設計與加工技術
課程大綱:
1.波動光學基礎
□ 雙光束干涉及楊氏干涉
□ 相干及非相干光源的傳播特性
□ 衍射光學與傅里葉變換
2.衍射元件概述
□ 衍射光學元件概念
□ 衍射光學元件優點
□ 光束分束、整形、擴散
□ 傅里葉變換
□ 角譜理論
□ 工作裝置類型
3.衍射光學元件理念及設計
□ 基本理念
□ 透鏡和衍射光學元件的作用
□ 分束、整形和擴散的實質
□ 衍射光學元件的特征尺寸
□ 衍射光學元件優化設計方法
4.IFTA簡介
□ 基本設計步驟
□ 光學系統結構——1f、2f、Fresnel、Far-field、角譜
□ 參數估算——周期和線寬的估算
□ 光學系統分辨率——不同結構的分辨率
□ 配置設計過程的優化評價函數
5.衍射元件設計案例
□ 衍射分束器參數選擇
□ 衍射分束器設計流程:規則和任意形狀
□ 衍射整形器參數選擇
□ 衍射整形器設計流程:1D和2D平頂型
□ 衍射擴散器參數選擇
□ 衍射擴散器設計流程:平頂型和任意圖案
6.光柵模擬分析
□ 構建stack
□ 調整模擬參數——精度因子和衍射級次
□ 近場分析、衍射效率分析、內部場分析
□ 2D光柵表面鍍膜分析
□ 3D表面具有減反結構的光柵分析
□ 光柵單元陣列及透鏡陣列的建模與分析
7.光柵概述
□ 2D和3D光柵,亞波長光柵,及二元光學元件
□ 標量衍射和傅里葉變換
□ 矢量衍射和傅里葉模態法
□ 納米光學元件的應用:抗反射、偏振控制、成像、傳感等
8.微納光學元件制作
□ 多階器件加工
□ 連續器件加工
□ 傳統套刻法
□ 激光直寫法
□ 納米光子器件制作概述
□ 衍射光學元件公差分析
9.答疑
展開 線上免費講座 | 光學鏡頭——離軸系統、HUD 系統等設計
由墨光光學工程師為大家講解此次直播課程,主要講解內容圍繞
離軸系統、HUD 系統等設計
開展,課程直播亮點如下:
1、自由曲面概述
2、離軸系統初始設計及優化
3、HUD 初始設計及優化
參與方式:
請關注武漢墨光公眾號,并掃描下方二維碼,添加墨光工作人員企業微信邀您入群即可參與線上直播
直播時間:2021年8月10日
(周二晚:19:00-20:00)
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衍射光學元件設計開發
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展開 
衍射光學元件設計
衍射元件在不斷發展的圖案生成領域扮演著重要的角色,其設計需要特定的技術,而這些技術與其他類型的元件所采用的技術大不相同。
在VirtualLab中可以找到用于衍射元件設計和優化的特定技術(如迭代傅里葉變換算法或IFTA),可通過一個會話編輯器來完成,引導用戶在不太了解該方法的條件下完成設計過程。過程中包含了對設計約束的自動檢查。
用于生成2D光標的衍射光束分束器設計
VirtualLab中的迭代傅里葉變換算法(IFTA)可以高效和靈活地設計定制化光束分束器。
生成LightTrans圖標的衍射擴散器設計
設計了兩個具有連續或離散相位分布的衍射擴散器,以生成LightTrans商標。并對其性能進行了研究。
展開 光 · 學堂 | 基于VirtualLab Fusion的微結構仿真設計與加工技術(光柵、超表面、蛾眼結構的仿真與加工技術)2026/5/19-5/20
衍射光學元件設計與優化
3. 周期性微納結構的優化設計
4.超表面微納結構
下午
2. 衍射光學元件設計與優化
3. 周期性微納結構的優化設計
5. 微納加工工藝方案
6. 微納結構的表征
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展開 每周更新三個課程 | SYNOPSYS?光學設計實例
塞洛爾透鏡
第二十八課 科丁頓方程組
第二十九課 三片式透鏡及其緊湊成像
第三十課 斯特列爾比
第三十一課 軸向光強和焦深
第三十二課 匹茲萬透鏡
第三十三課 調制傳遞函數:像質V
第三十四課 零位校準透鏡的設計
第三十五課 重點歸納
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展開 回顧 | SYNOPSYS? 每月一題(第五期)線上研討會:FP測風儀光學系統設計
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展開 Ansys Zemax | 設計衍射光學元件(DOE)和超透鏡(metalens)
在這篇文章中,我們簡要介紹了使用 OpticStudio 設計衍射光學元件(DOE)和超透鏡(metalens)的過程。我們討論了相位面和局部光柵的概念。附件中還提供了一些有用的DLLs,以支持特殊的 DOE 或 metalens 設計方法。(聯系我們獲取文章附件)
本文討論了衍射光學元件(DOE)和超透鏡(metalens)的設計過程。主要目的是為剛接觸這個課題的設計者提供一個起點,看看 OpticStudio 有哪些方法可使用。
對包括 DOE/metalens 在內的系統進行模擬和設計總是很棘手,沒有通用的方法來處理所有情況。設計師需要根據具體情況決定其設計策略。許多情況下設計過程中需要兩種不同的光學理論/算法來分別處理光束在自由空間和微觀結構中的傳播[1-3],而也有一些設計單純只使用光線追跡來實現。[4]
在這篇文章中,我們首先簡要介紹了一些可能的設計思路。有關自由空間和 DOE/metalens 中的相位面和傳播方法概念的更多細節將在后面討論。在最后一節,介紹了為特殊相位面設計定制的一些有用的 DLLs。
1. 設計思路
在這一節中,我們簡要地討論了一些經典的設計思路。
1.1 相位 -> 微結構 -> 實驗驗證
在這一過程中,用戶首先將 DOE/metalens 等效為其對應的相位面來在 OpticStudio 中用光線追跡的方法進行設計。然后根據得到的相位分布來設計微結構。圖1顯示了該過程的流程圖。該圖不包括設計的細節,例如,微結構可以是傳統閃耀光柵或現代超透鏡。根據微結構的類型,所需的設計和制造方法可能非常不同。
參考文獻[5]顯示了一個從給定的相位分布生成閃耀光柵的例子。它還討論了采用單點金剛石車削機的制造方式。
展開 
自動刪減元件|SYNOPSYS光學設計軟件第90課
在光學設計中,人們有時會設計出一個很棒的鏡頭,但后來想知道是否可以用一個更簡單的結構來獲得同樣的性能,這樣就可以避免元件的數量過多。盡管多片的結構可以輕松達到成像的要求,但是往往會造成浪費,使成本大大提升。這個問題可以通過AED來回答,為光學系統刪減元件在保證成像質量的同時降低成本,同時AED 還可以結合AEI使用,以找到更多其他的可能性的結構來完成我們最終的設計。今天我們練習在一個四片式系統中使用AED指令刪減元件,以達到我們設想的結果。
如下是一個四片式鏡頭以及它的三階像差分析,MTF 和 RMS 光斑半徑。
四片式鏡頭的技術指標:
1.焦距f=100mm
2.D/f=1/4.5,F/#=4.5
3.波段:可見光
4.視場角2w=40°
鏡頭文件:
請聯系工作人員獲取
輸入非常簡單,只需要在優化宏文件上準備這樣一行代碼:
AED LLIB[QUIET/0][JSSS[JSPS]] [PCV [C]]
該程序首先使用輸入的優點函數優化當前鏡頭。然后,它依次查看從JSSS到JSPS的表面范圍內的每個元素,并對每個元素執行以下操作:
1.添加半徑和厚度的變量,如果它們還沒有在PANT文件中。
2.增加像差,使兩側曲率差為0。
3.向該元素的厚度添加一個0的目標。
4.優化系統。
如果一切看起來都令人滿意,則很容易刪除該元素:程序將顯示一個框,詢問您是否希望刪除該元素,如果單擊Yes按鈕,則該元素將消失。當該過程完成時,最佳案例將保存在庫位置LLIB中,并顯示在PAD中。PCV為曲率變化量像差的權重。輸入C會在顯示最佳情況和同意刪除該元件后再進行一次優化循環。
展開 Ansys Zemax | 如何使用 Binary2 面型設計衍射光學元件
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聯系工作人員獲取附件
概述
這篇文章介紹了如何在 OpticStudio 中建立衍射光學表面以及如何使用 Binary2(二元面2)模擬衍射光學元件。本文使用的示例文件請聯系工作人員下載。
Binary2 面型
Zemax LLC 感謝 Optics1 公司的 Robert E.Fischer 先生授權使用其著作《Optical System Design》中的圖表。
在 OpticStudio 中,許多表面除了可以定義折射光焦度以外,還可以定義衍射光焦度。衍射光焦度與材料折射率和表面矢高無關,但可以改變光的相位。有關建立衍射光學表面的詳細信息,見文章“OpticStudio 建模衍射光學表面”。
Binary2 中的衍射光焦度會在光學表面的截面上引入連續的相位變化:
其中系數 Ai 的單位為弧度。
由于相位變化在表面的截面上是連續的,因此 Binary2 面型模擬的是一個理想的二元衍射元件,其二元面的臺階尺寸趨近于無窮小或小于光的波長。
通常來講,Binary2 面型模擬衍射光學元件的環形衍射區 ( Diffraction Zones) 的尺寸與該區域到表面頂點的徑向距離有關,如下圖所示。OpticStudio 可以自動計算每個環形衍射區的徑向坐標使相鄰區域的相位差為 2π。
Binary2 面型在固定徑向坐標處所引入的附加相位與波長無關。與波長相關的光程由下式給出:
下圖布局圖所示為 Binary2 的色差:
Binary2 消色差單透鏡
Binary2 面型經常用來矯正色差。在一個簡單的單透鏡中,長波長光的焦距相比短波長的光更長,如下圖(a)。
展開 線上培訓 | 《SYNOPSYS 光學成像設計》招生中
全面的光學軟件產品
(點擊下方各軟件名稱可查看軟件介紹詳情)
ASAP 高級光學系統分析軟件
APEX 光機系統與分析軟件
SYNOPSYS? 光學設計軟件
Reflector CAD 車燈光學曲面自動設計軟件
DIFFRACT 波動光學模擬仿真
Sim 3D Max FDTD仿真軟件
Temprofile 多層模結構的激光熱模擬
Multilayer 光學膜結構模擬軟件
SimuLase 半導體設計分析軟件
RP Fiber Power 光纖激光器及光纖器件設計軟件
RP Resonator 激光諧振腔設計軟件
RP Coating 設計光學多層結構軟件
RP ProPulse 脈沖傳輸模擬
RP Q-switch 調 Q 激光器
RP Fiber Calculator 光纖計算器
······
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展開 Ansys Zemax | 如何在OpticStudio中設計衍射光學元件(DOE)和超透鏡(metalens)
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本文討論了衍射光學元件(DOE)和超透鏡(metalens)的設計過程。主要目的是為剛接觸這個課題的設計者提供一個起點,看看OpticStudio有哪些方法可使用。
對包括DOE/metalens在內的系統進行模擬和設計總是很棘手,沒有通用的方法來處理所有情況。設計師需要根據具體情況決定其設計策略。許多情況下設計過程中需要兩種不同的光學理論/算法來分別處理光束在自由空間和微觀結構中的傳播,而也有一些設計單純只使用光線追跡來實現。
在這篇文章中,我們首先簡要介紹了一些可能的設計思路。有關自由空間和DOE/metalens中的相位面和傳播方法概念的更多細節將在后面討論。在最后一節,介紹了為特殊相位面設計定制的一些有用的DLLs。
1. 設計思路
在這一節中,我們簡要地討論了一些經典的設計思路。
1.1 相位 -> 微結構 -> 實驗驗證
在這一過程中,用戶首先將DOE/metalens等效為其對應的相位面來在OpticStudio中用光線追跡的方法進行設計。然后根據得到的相位分布來設計微結構。圖1顯示了該過程的流程圖。該圖不包括設計的細節,例如,微結構可以是傳統閃耀光柵或現代超透鏡。根據微結構的類型,所需的設計和制造方法可能非常不同。
參考文獻[5]顯示了一個從給定的相位分布生成閃耀光柵的例子。它還討論了采用單點金剛石車削機的制造方式。圖1所示的例子可以在附件 " phase profile example.zar "中找到。另外,參考文獻[3]顯示了如何使用Lumerical FDTD軟件為給定的相位分布設計metalens。
這種方法的缺點是,設計者可能無法檢查整個系統的性能。例如,沒有辦法檢查考慮所有衍射階數的真實點擴散函數(PSF)。
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