- 2025-01-14
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TechWiz 3D应用:液晶相位光栅
建模任务
液晶光栅利用了液晶折射率等光学特性周期变化引起的寻常光与非寻常光产生的相位差及偏转特性变化的器件。液晶光栅的这一电光特性在光学计算处理、衍射光学、三维 图像显示和光电开关等许多领域具有广泛的应用前景。
条件设置:
边界条件:周期边界条件
预倾角:1°
方位角:90°
液晶参数:Δε=5 Δn=0.139
光源:λ=633nm 水平线偏振光
器件结构(FFS型)
结果
不同位置在不同电压下产生的相位延迟
施加电压后产生的衍射图样
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Litestar 4D:WebCatalog 7全自动数据管理
Wg7是OxyTech Webcatalog的革新版本
其设计是为了满足对照明产品的有效和全自动的数据管理
Wg7 对于照明设计师和生产商是全自动的前所未有
使用Wg7您可以:
- 搜索产品
- 查看极坐标,直角坐标或光束开角图
- 分析光谱,TM-30的颜色图表和曲线
- 查看McAdam椭圆,光谱参数,CRI图表
- 下载交互文件(LDT, IES, OXL, IESxml, UNIxml)
- 也可以用25种语言查看和下载报告和数据表
对制造商的益处
Wg7 避免了制造商在其网站上上传数千个文件,因为每个产品只需一个 OXL 文件就足够了。Wg7 将负责其余的工作!
Wg7 通过增加产品的信息量来最小化工作量。
对于照明设计者的益处
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- 2025-01-13
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偏振分析器
摘要
线栅偏振器,可以使透射光产生线性偏振状态,是众多应用中常见的一种光学元件。由于它们的结构在亚波长范围内,因此必须对光的传播进行严格的处理。VirtualLab的偏振分析器及其内置的RCWA能够详细分析和优化,不仅是偏振器,还有抗反射结构和其他类型的光栅。它提供了与偏振有关的反射和/或透射衍射阶数的信息,同时还可以分析效率与波长和/或入射角的关系。
任务描述
本文件的主题是使用偏振分析器研究光栅的衍射阶数的偏振状态。
光栅式光学装置中的偏振分析器
编辑偏振分析器
-该分析器计算了所定义结构的每个衍射阶数的两个正交偏振状态的效率之和(无论是透射还是反射)。
-为此,在相应系统的光栅组件中配置的光栅被使用。
-效率之和可以从所有(传播)阶数中计算,也可以从用户定义的阶数范围中计算。
编辑偏振分析器
-入射光束的偏振状态可以根据以下坐标系来定义。
a. 光栅的坐标系
b.光源的坐标系
c.P-S坐标系
d.TE-TM坐标系
偏振方向
a.光栅坐标系
琼斯矢量分别描述了沿光栅组件的X轴和Y轴的电场。
b.光源坐标系
琼斯矢量分别描述了沿光源X轴和Y轴的电场。
非锥形入射的偏振方向
c.p-s坐标系
d.TE-TE坐标系
入射平面由光栅表面的法向量和入射光线的方向向量定义(在非锥形情况下,光栅向量也在这个平面内)。p-极化状态与入射平面平行,而s-极化状态与之垂直。对于TE/TM极化,这也相应有效(TM:平行,TE:垂直)。
锥形入射的偏振方向
c.p-s坐标系
d.TE-TM坐标系
在锥形情况下,光的入射方向不再是由表面法线和光栅矢量定义的平面内。同样,入射光线的偏振状态是根据入射方向和光栅表面的法线矢量形成的入射平面来定义的。
输出数据的规格
除了两个正交偏振方向的效率外,该分析仪还提供其他评价函数,如偏振对比度和平均效率。
-Ex方向的Ix效率:Ex偏振的整体反射/传输效率。
-Ey方向的Iy效率:Ey偏振的整体反射/传输效率。
-偏振对比度:P=Ix/Iy。
-平均效率:A=(Ix+Iy)/2。
内置的参数运行功能
-分析器提供了一个内置的Parameter Run功能,用于分析指定范围内的波长和/或入射角的目标函数。
-此外,一些Advanced Outputs也是可用的,例如,在定义的波长或角度范围内说明所选优点函数的变化的图示。
-通过激活相应的复选框(同样,对于最小、最大和均匀性误差),将产生相应的附加输出。
内置的参数运行功能
入射角定义的注意事项:
如果您在光学设置中创建一个新的偏振分析器,偏振分析器中的角度定义类型将根据该光学设置中光栅组件的方向定义类型来设置,即:
-对于球面角,Theta、Phi和Zeta角可以被改变。
-对于方向角,Zeta角可以改变。
-对于笛卡尔角,可以改变Alpha、Beta和Zeta的角度。
-对于欧拉角,可以改变Psi、Theta和Phi的角度。
例子
结果
参数扫描得出的图表(效率与波长):
所选产出的结果:
文件信息
更多阅读
- Investigation of Polarization State of Diffraction Orders
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VA显示模拟
建模任务
垂直配向型显示模式中,液晶分子垂直玻璃基板取向排列,无电压时,光线经过下偏光板后形成平行于液晶分子短轴的直线偏光,偏光方向不能转动,因此被上偏光板吸收,无法射出;施加电压后,液晶分子沿着电场方向偏转,光线经过下偏光板和液晶层呈圆偏光,可以透过上偏光板射出。具有最佳的黑色状态,故有最佳的正视对比度,天生具备高对比。下面展示了使用Techwiz LCD 1D对VA型的模拟。
条件设置:
预倾角:89.5°
方位角:45°
液晶参数:Δε=-4.2 Δn=0.08
光源:λ=380-780nm
偏光片:上0°,下 90°
器件结构(VA型)
结果
不同视角下对比度
色域图
RGB子像素的真实颜色轮廓
- 2025-01-11
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Techwiz LCD:LCOS模拟
LCOS像素尺寸直接减小到理论要求的尺寸会明显导致像素尺寸和LC层厚度的比例过小,使得LCOS中相邻像素之间电场相互干扰产生边缘场效应。
任务描述
使用Techwiz LCD 3D模拟的LCOS结构如下(考虑了PBS):
模拟条件:
LC
-. K11 : 16.7[pN], K22 : 7.3[pN], K33 : 18.1[pN]
-. 螺距 : Infinite
-. 旋转粘度[mPa] : 186
-. 平行介电常数 : 3.6
-. 垂直介电常数 : 7.1
-. Ne : 1.5578, No : 1.4548
配向
预倾角:90°,95°,80°
方位角:45°
盒厚
2.67um
仿真结果
预倾角80°
预倾角80° 电压3V
预倾角80° 电压6V
预倾角 85°
预倾角85° 电压3V
预倾角85° 电压6V
预倾角90°
预倾角90° 电压3V
预倾角90° 电压6V
- 2025-01-10
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FRED应用:二阶鬼像分析
简介
FRED能够提供用户有关通过光机系统任意鬼像和散射路径的详细情况。我们简单地设置光学和机械的物理属性 (涂层、材料、散射模型等),设置一个合适的光源,并且让FRED记录下在光线追迹时系统所有唯一的路径。当光线追迹完成时,我们可以对光线追迹的路径进行后期处理,来提取出与我们系统相关的路径。
然而,假设我们对于表征一个光学系统中的初级鬼像路径很感兴趣,或者我们的系统没有完全的开发或改进,来保证一个长的多阶次的杂散光分析。本文介绍了一个脚本,可以在一个导入的序列设计中对初级鬼像路径进行自动分析。我们首先来讨论合理地设置分析中导入的序列文件的过程,然后讨论脚本的运行以及执行分析的过程。
指定表面涂层性质
分析的要点是找出多少功率(以及功率的分布)到达了我们的焦平面,这是由在我们的透镜表面之间的镜面系列的现象产生的,这些都不是“设计”路径。举个例子,我们第一个透镜元件内的内部反弹可能会到达探测器,我们希望可以量化它的贡献。
为了产生鬼像路径,我们的透镜需要有涂层覆盖,这可以让入射能量的一些部分以反射和透射的方式传播。默认情况下,导入的透镜表面具有100%透射涂层,将没有任何鬼像产生。我们可以浏览透镜的每一个光学表面,然后给每个表面应用一个非理想的涂层模型,不过FRED确实提供了一个界面,使得这一过程变得不那么单调乏味。点击Menu > Edit > Edit/View Multiple Surfaces,该界面提供了一个技巧,可以非常简单的完成多表面性质赋予作业。
我们将使用该界面以默认的“Standard Coating”替换所有我们的透射表面,该“Standard Coating”允许96%的功率透射和4%的功率反射,默认的“Allow All”光线追迹控制允许光线在一个界面分成反射和透射两个组分。在按下您键盘上的“Ctrl”键的同时,选择表格中具有“Transmit”涂层的行。
现在我们已经选中了我们希望修改的行,使用对话框中的“Modify All Highlighted Spreadsheet Rows”区域,来替换我们想要的属性。在这种情况下,选择属性类型“Coating”下拉列表,从可用的属性下拉列表中选择“Standard Coating”,然后点击“Replace”按钮。
指定表面光线追迹控制性质
对于Raytrace Control重复这一过程,使用Allow All属性。
一旦您已经替换了选定表面的Coating和Raytrace Control,您可以点击OK按钮提交更改,返回到文件中,关闭Edit/View Multiple Surfaces对话框。
设置光源
结构属性现在将支持二阶鬼像在透镜元件内产生,现在我们应该设置我们的光源。注意到按照您的设计文件的规格,FRED创建了多个视场光源,但是我们将在轴上视场执行我们的分析。展开您的光源文件夹,选择树形文件夹中的视场光源1-5,点击鼠标右键,切换为“Make All NOT Traceable”选项,将这些光源关闭。
当追迹不相干的光源时,一个非常好的办法是移除 “网格化”的光源。在Field Position 0光源上双击,打开它的对话框,然后移动到Positions/Directions标签上。注意到Ray Positions设置为“Grid Plane”。
使用非相干光源时,具有网格位置和方向规格会导致计算出的能量分布(光源网格与分析网格重叠)产生混叠效应。为了去除这种现象发生的可能性,我们改变了光线位置类型,从Grid Plane 到Random Plane,同时保持相同的孔径大小和形状。
当您根据上面的描述已经改变了您的光源光线位置规格后,点击OK接受这些变化,关闭对话框。
增加一个分析面
尽管我们的焦平面已经有了一个表面,我们需要添加一个Analysis Surface到它上面来计算辐射照度分布。首先,我们确定焦平面的孔径大小大约为2.5mm。接下来,右键点击我们的Analysis Surface(s)文件夹,选择“New Analysis Surface”。现在,便可以指定名称、分析区域的大小、网格中划分的数目。当分析面创建好了后,我们将它放到对应的位置。
当完成了上述的规格后,点击OK按钮,创建新的分析面。通过展开Analysis Surface(s)文件夹和我们的几何树形结构(那样我们就可以看到“Surf 8”),我们可以将这一分析面分配到我们的探测器,然后拖拽DetectorAnalysis节点放到Surf 8上。
修改默认序列路径
我们不久将会看到的,我们脚本分析的基础是透镜设计的默认序列路径,这是在导入文件中自动创建的。为了看到序列路径,我们可以前往Menu > Raytrace > User-defined Ray Paths。在“Selected Path”下拉列表里,选择“DefaultSequential”来显示路径列表。尽管FRED自身的光线追迹模式是非序列的,可以指示它执行序列光线追迹(即交叉事件的一个明确有序的列表),默认序列光线追迹路径(如下所示)指示FRED来执行这一确切序列的交叉事件。
然而我们要注意,默认序列路径中的第一个事件是经过“Surf 1”的一个透射。在我们开始导入我们的透镜设计时,这一事件是合乎情理的,因为“光阑”实际上是一个Air/Air透射圆盘。但是,通过使光阑表面成为一个吸收圆环表面,我们已经让它适用于FRED模型。通过这样的方法改变光阑表面,意味着我们应该将它从我们默认序列路径中移除(毕竟,我们想要的是不会碰到孔径光阑的光线),为了从一个序列路径中移除一个事件,在您所希望移除的行上点击鼠标右键,选择“Delete Row”选项。
点击对话框中的OK按钮来接受这种变化,并将其提交到文档中。
运行脚本
自动化脚本背后的思想是从默认序列路径开始,然后使用它来产生系统中所有可能的二阶鬼像路径。对于一个具有n个光学表面的系统,鬼像的数目可以确定为:
在算法上,脚本自动进行了以下步骤:
1. 找到并存储默认序列路径事件
2. 构造所有鬼像表面组合的一个列表
3. 在每个鬼像表面组合循环,并
3a. 构造与鬼像路径一致的序列路径
3b. 光线追迹该序列路径
3c. 在焦平面上运行一个辐射照度并计算统计值
3d. 报告鬼像路径信息到输出窗口
运行完脚本后,文件会包含:
1. 系统中每个二阶鬼像路径的一个唯一的序列路径
2. 系统中每个鬼像路径的一个分析结果节点(Analysis Results Node),节点中包含了每个鬼像路径的辐射照度分布
3. 输出窗口中每个鬼像路径的综述
为了使脚本能够在我们系统实例上运行,有两行我们需要去修改。
1. Line 19:为分析面填写合适的FindFullName指令,用于计算我们焦平面上辐射照度分布
2. Line 24:填写合适的默认序列路径名称,在文件导入中创建(您可以从用户定义路径对话框复制这个名字)
运行脚本后,下面的输出就会打印到输出窗口,它通过列出鬼像表面对,提供了通过系统的每个鬼像路径的综述,包含在结果中光线的数目,探测器上鬼像路径的总功率,和鬼像路径分布中辐射照度峰值。
此外,在您的对象树中分析结果文件夹应该包含每个鬼像路径的一个辐射照度分布。通过在ARN上点击鼠标右键,您可以在图表查看器上查看这些结果:
最后,使用高级光线追迹对话框,选择“Sequential using a user-defined path”选项,然后选择期望的鬼像路径,您可以重新追迹任何特定的鬼像路径。
总结
本文和相应的实例文件,演示了在FRED中为您的光学设计文件准备鬼像分析的过程,介绍了能够帮助自动运行二阶鬼像分析的一个脚本工具。脚本运行后,使FRED文件包含了系统中所有二阶鬼像路径的结果,提供了所有二阶鬼像路径的摘要信息,另外为每个鬼像表面对创建了独特的用户定义光线路径,这样一旦有需要,就能够被追迹。
此外,关于脚本这部分,我们可以选择不使用脚本,首先使用高级光线追迹工具,勾选Create/use ray history file及Determine raypaths, 光线追迹完成之后选择FRED里面的杂散光报告,可同样看到二阶鬼像路径。对于高级鬼像路径,我们可以在光线追迹控制里面在Ancestry Level Cutoff将Specular改为4、6、8…,可以查看高级鬼像。
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Shack Hartmann传感器的模拟
摘要
对于电磁场的全面表征,不仅是能量密度的信息,而且是相位的信息都具有关键价值。虽然在模拟中我们可以直接从数字数据中计算出这些信息,但在真实的实验室中,则需要更复杂的方法。测量这种信息的常见工具是Shack Hartmann传感器,它使用微透镜阵列(MLA),通过焦平面上相应光点的位移来重建一个入射场的波前。为了研究这类设备,我们演示了Shack Hartmann传感器的模拟,以不同的波前作为输入。
任务描述
a) 平面波
- 波长640nm
- 与原点的距离无限大
- 2毫米×2毫米直径(长方形)
b) 倾斜的平面波
- 波长640nm
- 2.5°倾斜
- 2毫米×2毫米直径(长方形)
c) 弱球面波
- 波长640nm
- 与原点的距离为100毫米
- 2毫米×2毫米直径(长方形)
d) 强球面波
- 波长640nm
- 与原点的距离为40毫米
- 2毫米×2毫米直径(长方形)
微透镜阵列
- 材料:N-BK7
- 凸面-凸面
- 曲率半径:5毫米
- 200 μm × 200 μm 透镜尺寸(长方形)
- 5×5个微透镜
探测器
- 输入场的波前
- 理想平面波聚焦面的电磁场的能量密度
系统构件 - 组件
微透镜阵列组件允许轻松定义任意形状的微透镜阵列。材料和尺寸通过 Solid选项卡定义,而微透镜的表面形状则使用堆栈概念进行配置,并可通过单独的Surface Add-Ons选项卡访问。
该组件可以通过整个结构或单个微透镜进行模拟。
系统构件 – 探测器
Camera Detector能够计算出系统中任何一点的电磁场的能量密度。Electromagnetic Field Detector计算出纯的、复值的场数据。如果用户希望看到这些信息,它还可以计算和提取所述场的波前。
总结 - 组件...
仿真结果
光线和场模拟的第一印象
MLA前的波前
平面波
......
鉴于篇幅,全文内容点此下载。
- 2025-01-09
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夏克-哈特曼波前传感器
夏克-哈特曼传感器是一种著名的探测器,用于收集有关入射光相位的信息。由于相位信息不能直接获取(在实验环境中),使用微透镜阵列来产生聚焦图案。通过分析这些图案,例如测量焦点的横向位移,可以获得每个位置的入射波前的细节。使用快速物理光学建模和设计软件VirtualLab Fusion,不仅可以直接获得原始相位信息(这是仿真技术的好处之一),还可以模拟光在整个夏克-哈特曼光学设备中的传播。下面你可以看到一些物理光学模拟夏克-哈特曼类系统的例子。
夏克-哈特曼传感器的仿真
用不同数值孔径的平面波和球面波描述了夏克-哈特曼传感器的工作原理。传感器本身由双凸微透镜阵列组成。
用于x射线光学的哈特曼波前传感器
在这个用例中,我们模拟了x射线场通过由针孔阵列组成的哈特曼波前传感器的传播。
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微透镜阵列的高级模拟
摘要
微透镜阵列在数字投影仪、光学扩散器、三维成像等各种光学应用中得到越来越多的关注。VirtualLab Fusion允许应用一种先进的场跟踪算法,通过所谓的多通道概念来分析这样的数组元素。在本例中,介绍了微透镜阵列组件的配置和使用。
微透镜阵列的结构配置
场通过哪一种方法通过MLA传播?
子通道分解
• 该MLA组件的特点是,用户可以选择是通过一步(a)通过多个微透镜传播整个场,还是先分解场,使每个微透镜单独评估,每个这些所谓的子通道的输出场随后通过后续系统进行进一步处理,然后所有场被适当地放在一起(b) .
• 子通道模拟更准确,但可能需要更长的时间。 哪种选择更合适取决于多种因素。
例如 微透镜的数量,表面变化的强度,
• 在哪里评估透镜后面的场(近场、焦点、远场)。 所以最好测试这两个选项。
• 有关配置,请转到通道配置页面上的“子通道:X 域”选项卡.
More Info about Subchannel Concept
子通道评估
• VirtualLab Fusion还可以分别评估每个微透镜的结果.
• 在“通道模式管理”选项卡上,通道模式可以通过它们的索引来选择.
近场评估探测器的定位
区域边界管理
场景演示
演示示例的配置
光线追迹结果: 综述
光线追迹结果: 远场
场追迹结果: 近场的能量密度
场追迹结果: 远场的能量密度
在这里,没有子通道的模拟中出现的数值伪影对远场的影响较小。因此,不使用子通道的时间效益可能是可以论证的:
带有子通道的仿真时间: ~70 s
无子通道的仿真时间: ~25 s (无网格数据的过采样因素 = 10)
文件信息
进一步阅读
- 微透镜阵列后传播光的研究
- 2025-01-08
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TRCX:掺杂过程分析
在 LTPS 制造过程中,使用自对准掩模通过离子注入来金属化有源层。当通过 TRCX 计算电容时,应用与实际工艺相同的原理。工程师可以根据真实的 3D 结构提取准确的电容,并分析有源层离子注入前后的电位分布,如下图所示。
(a)FIB
(b) 掺杂前后对比
- 2025-01-07
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严格分析和设计抗反射蛾眼结构
摘要
对于许多光学应用来说,抑制元件表面的反射是一个引人关注的问题。一种非常有趣的控制表面反射的方法是使用抗反射纳米和微米结构,这些结构受到自然界(如蛾眼)的启发。这些结构的特征尺寸处于亚波长领域,具有独特的波长和角度依赖性质。本文介绍了在VirtualLab Fusion中分析和设计确定性抗反射结构的方法。
设计任务
连接建模技术:蛾眼结构
光栅阶数分析器
元件内场分析器:FMM
参数运行
参数优化
模拟结果
通过计算器进行参考测量
结构内的场
在参数空间中扫描以获取初始解决方案
初始解决方案 #1 的参数优化
最终设计 #1 的性能分析
初始解决方案 #2 的参数优化
最终设计 #2 的性能分析
- 2025-01-06
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光学系统的3D可视化
摘要
为了从根本上了解光学系统的特性,对其组件进行可视化并显示光的传播情况大有帮助。为此,VirtualLab Fusion 提供了显示光学系统三维可视化的工具。这些工具还可用于检查元件和探测器的位置,以及快速了解光在系统内部的传播情况。三维视图的建模技术类似于光线追踪。
如何生成系统视图文档
系统: 三维(光线结果剖面)与三维系统视图
这两种方法的主要区别在于,前者还可通过Ray Results Profile提供有关传播光线的信 息,而后者只显示组件和探测器。
在接下来的使用案例中,我们将重点介绍 System:3D视图。
系统:Ray Results Profile的3D视图
3D 系统视图:
无光可视化系统
选项 - 选择要显示的元件
右键单击文档窗口,菜单上将显示详细选项。第一个选项 "Select Elements to Show"允许对文档中显示的系统元件进行配置(默认情况下显示所有元件)。
查看完整用例:
Examination of Sodium D Lines with Etalon
如果系统有很多元件,Selection Tools可以减轻工作量。
选项 - 选择追迹序列
在非序列传播(手动通道配置)的情况下,系统中可能有许多光路。通过"Select Tracing Sequence"选项,用户可以选择或取消选择在视图中显示的某些传播步骤(默认情况下显示所有光路)。
示例: Herriott Cell - 查看完整用例:Modeling of a Herriott Cell
鉴于篇幅,全文内容点此下载文档:光学系统的3D可视化.docx
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灵活的区域定义
摘要
在VirtualLab Fusion中,“区域”的概念(被理解为在平面上定义的有限区域,有时也是1D)在整个软件中用于多个目的:确定IFTA所需的优化区域或Diffractive Optics Merit Functions检测器的评估区域,但也定义光导表面上的光栅区域以执行功能,例如耦合器。为了在不限制用户的情况下涵盖上述所有内容,VirtualLab Fusion中的区域配置非常灵活,具有几个现成的选项以及导入功能。在这个用例中,我们将详细介绍区域配置的过程。
区域定义
注意:在Light Guide组件中,可以直接在组件本身中生成和配置区域。
简单的区域
简单区域旋转
简单的矩形和椭圆区域可以旋转到任何所需的角度(在平面上)。
多边形区域
多边形区域变换
采样区域
组合区域
可以使用组合区域类型生成更复杂的形状,如甜甜圈或棋盘区域,该类型使用逻辑运算符组合多个单独的区域。
使用不同逻辑运算符组合区域
我们演示了不同的运算符对(解析定义的)椭圆和代表LightTrans标志的采样区域的组合的影响:
用作优化区域
用作评估区域
用于光导组件
分段网格(仅光导光学设置)
网格分割-选项
- 2025-01-04
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LITESTAR 4D应用:室内博物馆照明案例
设计意义
博物馆照明设计对于保护文物、提升参观体验和教育意义等方面都有着重要的影响。以下是博物馆照明设计的几个关键意义:保护展物、增强视觉效果、创造氛围、提升安全性、教育功能、节能和可持续性、无障碍设计、增强品牌标识、技术展示等
设计要求
符合亮度和均匀性、色彩还原性、节能和环保、实用性和灵活性、安全性和可靠性、美观性及室内外照明标准。
设计内容
该环境包含室内照明,考虑物体间反射、物品材质及高精度渲染。
设计方案(截取部分报表)
场景数据/灯具信息:
2D视图
计算结果:
渲染图:
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全内反射棱镜(TIR)的建模
摘要
在这个例子中,我们演示了在全内反射(TIR)棱镜上的干涉和渐晕效应的建模,其中这些效应特别是在光透射部分出现。所讨论的棱镜通常由两部分组成,两部分用折射率略有不同的材料粘在一起。根据入射光的特性,由于两个棱镜之间的间隙很窄,会产生渐晕和干涉效应。
建模描述
建立了包含全内反射棱镜的光学系统模型。由于棱镜的间隙表现出稍微不同的折射率,可能会出现有趣的效果:
-棱镜间隙处发生多次反射。因此,例如对于光的透射部分,可以观察到干涉图案。
-随着光源发散角的增大或棱镜缝隙倾角的增大,还可以观察到渐晕效应,渐晕和干扰会以组合出现。
多次反射干涉图样的研究
通过使棱镜间隙具有适当的相互 作用水平的多重反射, 可以观察到由于不同光路重叠而产生的条纹图案,这与标准具的功能非常相似。
光束NA较大时的渐晕效应
VirtualLab Fusion操作
- 2025-01-03
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TechWiz LCD 3D应用:局部液晶配向
我们所说的局部摩擦是指给液晶盒中不同区域(可自定义区域)进行不同的液晶配向,所以也可以称之为局部掩膜、局部配向等。TechWiz LCD 2D和TechWiz LCD 3D都可以对液晶盒设置局部摩擦,本案例使用TechWiz LCD 3D进行局部摩擦的设置。
1. 建模任务
1.1进行局部摩擦配置
2. 建模过程
以下是建模过程中部分重要步骤的说明
2.1在TechWiz Layout中创建结构,并增加Condition层
此层为局部摩擦的层,所以要注意区域的设置;
设置完成后要生成mesh文件
2.2在TechWiz LCD 3D软件中将Local Mask的顶部以及底部配向角度添加进来
3. 结果查看
3.1 指向矢分布
3.2 指向矢分布顶视图
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OptiSystem应用:差分模式延迟和模式带宽
对于差分模式延迟测量(DMD),在被测多模光纤的纤芯上以小的径向增量扫描850 nm探针。
在每个位置,记录对短脉冲的时间响应。在移除参考脉冲宽度之后,DMD的时间宽度是包含在径向位置之间的迹线的第一脉冲上升沿和最后一个脉冲下降沿之间,在25%的阈值水平上确定的。
DMD分析仪工具将必要的设备封装在一个组件中进行此测量。
光纤模式带宽可以在时域测量,使用光脉冲发射到光纤的一端,并测量输出的时间响应。将信号转换为频域之后,可以从传递函数H(f)看出带宽。
滤波器分析仪组件与多模发生器相结合,可以方便地测量光纤带宽。
DMD测量
50μm光纤系统:
使用默认的全局参数,我们可以开始添加组件来分析光纤DMD。
从组件库中,将以下组件拖放到布局中:
在“Default/Visualizers Library/Optical”中,将“Differential Mode Delay Analyzer”拖放到布局中。
在“Default/Optical Fibers/Multimode”中,将“Parabolic-Index Multimode Fiber”拖放到布局中。
对于光纤,“Attenuation”设置为“0dB /km”,“Length”设置为“300m”。
下一步是根据图1连接组件。
图1.DMD测量系统布局
在本例中,DMD分析仪将生成一个Laguerre-Gaussian空间模式LG00,光斑尺寸为5 μm。光纤和分析仪的参考长度为300米。该分析仪将产生10个信号,将横向模式从0移至25 μm。希望得到的结果是50 μm光纤的DMD图。
运行仿真:
我们可以运行这个模拟并分析结果:
要运行模拟,您可以转到File菜单并选择Calculate。您也可以按Control+F5或使用工具栏中的计算按钮。选择“计算”后,应出现计算对话框。
在计算对话框中,按Play按钮。计算应执行无误。
观察结果:
为了查看结果,转到项目浏览器并选择Differential Mode Delay Analyzer(图2)下的Graphs文件夹。
图2.Differential Mode Delay Analyzer 图表
下图是“Differential mode delay”图(图3),它显示了光纤输出脉冲的时间-径向演化。
图3.50μm光纤的差分模式延迟图
该分析仪还可以计算DMD和单个脉冲宽度与径向偏移关系。此外,还可以计算给定输入脉冲的光纤传递函数和带宽。
图4.50μm光纤的DMD和单个脉冲宽度
模式带宽测量
系统设置:
使用50mm光纤,我们可以设置模式带宽的测量:
从组件库中,将以下组件拖放到布局中:
在“Default/Filter Library/Filter Analyzers”中,将“Optical Filter Analyzer”拖放到布局中。
对于滤波分析仪,将参数“Frequency”设置为850nm,“Frequency range”设置为20ghz,“Time domain”设置为true,“Frequency unit”设置为Hz。
在“Default/Transmitters Library/Multimode”中,将“Multimode Generator”拖放到布局中。
对于光纤,启用“Const. mode power dist.”(Numerical 选项)和参数 “Length”为1km。
根据图5连接组件。
图5.模式带宽项目布局
滤波器分析仪将产生一个时域脉冲并测量光纤响应。光纤将为模式(MPD)产生恒定的功率分布。
观察结果:
滤波器分析器还使用项目浏览器生成图形和结果(图6)。
图6.滤波器分析器图形和结果
滤波器分析仪将产生一个时域脉冲并测量光纤响应。光纤将为模式(MPD)产生恒定的功率分布。光纤带宽可由滤波器带宽参数计算(5.54 GHz / 2 = 2.77 GHz.km)。另外,选择Transmission Function(图7),可以显示光纤传递函数。
图7.光纤传递函数
- 2025-01-02
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VirtualLab Fusion应用:用于光束切趾的圆锯齿光阑
摘要
各个工业部门对能量分布均匀的激光束(平顶光束)的需求越来越大。众所周知,具有陡峭边缘轮廓的光束更容易产生衍射波纹。这些波纹在某些光学系统中可能会增强,例如自聚焦情况下的放大。在这个用例中,我们试图通过引入锯齿光束切趾器来解决这个挑战。光束切趾在高能激光器和光束传输系统的设计中起着关键作用。在高能光学系统中使用仅振幅的光阑比用沉积技术制造的光阑具有更高的耐久性。
装置示意图
VirtualLab Fusion中的装置概述
用可编程函数编程锯齿光圈
原始光束轮廓
传播光束不包括光束切趾器
包括光束切趾器的传播光束
结果比较
对比文献
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VirtualLab Fusion应用:具有高数值孔径的反射显微镜系统
摘要
在单分子显微成像应用中,定位精度是一个关键问题。由于某一方向上的定位精度与该方向上图像的点扩散函数(PSF)的宽度成正比,因此具有更高数值孔径(NA)的显微镜可以减小PSF的宽度,从而提高定位精度。在这个案例中,我们演示了具有0.99数值孔径(Inagawa et al,2015)的非常紧凑的反射显微镜系统的建模,并将使用VirtualLab Fusion的快速物理光学技术得到的结果与参考结果进行比较。
任务描述
系统构建模块 - 光源
系统构建模块 - 物镜
模块总结
光线追迹结果
结果:场追迹(伪色彩)
结果:场追迹(真实色彩)
与实验结果对比
- 2024-12-31
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VirtualLab Fusion应用:自定义合适您工作流程的光学树
摘要
VirtualLab Fusion为不同的应用提供了广泛的解决方案,在光学设置中提供了大量的光源,组件和探测器。为了简化个人工作流程,用户可以限定可用的组件以适应他们的需求。
这个案例展示……
创建光学设置自定义树
自定义光学设置树模块
使用内置模块,可以自定义光学设置的章节和条目。
也可以在组件中直接预先设置参数。
文件信息
更多阅览
- Working with the Property Browser in VirtualLab Fusion
- Introduction to the Optical Setup