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八月底，熱門話題【基于 Ansys 軟件的光機熱耦合解決方案】研討會即將開啟！

以下是本次培訓的具體介紹：培訓主題光機設計與仿真集成 培訓大綱 · 光機設計結合和 SolidWorks 介紹；· 光機設計和 SolidWorks 建模方法；· 基于 SolidWorks 特征參數化建模；· 光機集成系統分析流程概述；· 基于 SolidWorks Simulation 的光機熱仿真；· 光機熱仿真

,光機結構設計需要考慮的因素：光學系統的要求，對公差、配合的要求，材料的要求，熱、力學性能的要求，振動等動態要求，環境要求等等。

Solidworks介紹1、光機設計的重要性,光機結構設計需要考慮的因素：光學系統的要求，對公差、配合的要求，材料的要求，熱、力學性能的要求，振動等動態要求，環境要求等等。

自適應光學的發展主動改變透鏡和反射鏡的形狀，從而改變其光學屬性，是一種有前景的方法，可以補償由機械和熱載荷引起的變形。為了實現這些實時調整，需要將出色的控制軟件與快速準確的機電驅動相結合。正確設計有效且低成本的自適應光學元件依賴于經過驗證的光學設計流程，其中包括強大的光機工作流程。

，優化遮光結構設計并增設消雜光涂層，大幅降低雜散光對成像的影響；針對環境適應性弱問題，通過 OAS 光機熱耦合仿真，迭代優化透鏡與鏡筒的材料匹配及結構設計，有效抵消溫度變化帶來的結構變形，保障全溫域下的成像穩定性。

測試通過真空熱室模擬?40℃~80℃環境，避免冷凝與設備自身熱變形干擾，測量結果如表2所示。從表2中的法蘭焦距可知，鏡頭低溫離焦量為?18μm，高溫離焦量為15μm，與光機熱集成仿真的結果基本一致，充分驗證了光機熱集成仿真方法的可靠性，也彰顯了Zemax在光學性能預判計算中的高精度優勢。

美國Sigmadyne公司的SigFit軟件是光機熱耦合分析工具，可以將有限元分析得到的光學表面變形等結果文件通過多項式擬合或插值轉化為光學分析軟件的輸入文件，還可實現動態響應分析、光程差分析、設計優化、主動控制/自適應控制光學系統的促動器布局及優化等。

本系列博客介紹了如何使用Ansys Zemax軟件將立方體衛星從最初的光學設計轉變為光機封裝，以便進行結構-熱-光學性能（STOP）分析。 對于光機有效載荷，必須考慮其將在軌道上?受到的?應力和熱影響。?利用Ansys Mechanical，用戶可以?通過有限元分析（FEA）來分析這些影響。?

圖2.系統熱熱環境分析有了環境設置，就是光學系統光機結構參數，在界面的表格內不僅列出了系統光學參數，還有保證光學零件間隔的隔圈材料牌號及長度尺寸。如果使用復合套筒結構的還可以分別給出隔圈和副隔圈的材料牌號及長度尺寸。副隔圈的長度尺寸可以是正值也可以是負值。為方便給定系統隔圈金屬材料牌號，本程序有一個常用金屬材料庫供選擇，而且本常用金屬材料庫還是個開放式數據庫可由用戶自由增刪。

紅外成像 FRED可以很容易的使用圖形用戶界面及內置的腳本語言實現熱輻射和熱成像，利用輻射測量技術，可以在很短的時間內準確的執行熱成像、冷反射、熱照度均勻性、自發熱輻射。如上圖所示是一個熱茶壺不同的輻射系數及不同的表面溫度分布透過單透鏡成像在探測器上的2D照度圖。 光纖耦合效率 FRED可以分析單模和多模光纖耦合效率，并且自動計算出不同位置和角度對應的耦合效率關系。

圖2.系統熱熱環境分析 有了環境設置，就是光學系統光機結構參數，在界面的表格內不僅列出了系統光學參數，還有保證光學零件間隔的隔圈材料牌號及長度尺寸。如果使用復合套筒結構的還可以分別給出隔圈和副隔圈的材料牌號及長度尺寸。副隔圈的長度尺寸可以是正值也可以是負值。為方便給定系統隔圈金屬材料牌號，本程序有一個常用金屬材料庫供選擇，而且本常用金屬材料庫還是個開放式數據庫可由用戶自由增刪。

本次課程既適合光學設計及Zemax軟件初學者，也適合想要進一步拓展光機熱耦合多物理場分析的資深光學工程師。

圖2.系統熱熱環境分析 有了環境設置，就是光學系統光機結構參數，在界面的表格內不僅列出了系統光學參數，還有保證光學零件間隔的隔圈材料牌號及長度尺寸。如果使用復合套筒結構的還可以分別給出隔圈和副隔圈的材料牌號及長度尺寸。副隔圈的長度尺寸可以是正值也可以是負值。為方便給定系統隔圈金屬材料牌號，本程序有一個常用金屬材料庫供選擇，而且本常用金屬材料庫還是個開放式數據庫可由用戶自由增刪。

使用此集成工具集，可以使用 OpticStudio 創建光學設計，并輕松導出到 OpticsBuilder，以創建光機結構。然后，可以將完整的光機設計從 OpticsBuilder 導出到 FEA 軟件中進行有限元分析。借助 OpticStudio 的 STAR 模塊，現在可以毫不費力地將結構和熱數據從 FEA 軟件導入 OpticStudio，以分析系統性能。

Prepare for OpticsBuilder 工具能導出光學系統，且導出格式方便光機工程師直接在他們的 CAD 工具中打開系統，其中包含創建光機系統所需的所有信息。光機械系統整體創建完成后，整個設計便可以輕松導出到 OpticStudio 非序列模式。OpticStudio 非序列模式能夠將每個物體視為探測器，以計算系統中每個光學器件和機械表面上的吸收通量。

結合 Ansys Zemax 光學工具套件，設計團隊首次能夠通過將 FEA 數據無縫集成到其光學和光機設計工作流程中來了解以下系統情況： 設計和優化大功率激光系統的光學元件 在 CAD 平臺中輕松共享光學設計并分析光機封裝的影響 與 FEA 軟件集成，以詳細分析評估結構和熱效應對光學性能的影響 分析光學和機械元件中的吸收功率

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