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[技术文章] ZEMAX OpticStudio光热力,序列与非序列联合仿真技术要点

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  • TA的每日心情
    慵懒
    2022-2-15 12:49
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    [LV.1]初来乍到

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    小白

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    发表于 2022-3-4 21:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
    本帖最后由 oppo123 于 2022-3-4 21:38 编辑

    1.对于一个光学系统的设计,在进行理想设计之后,为了与实际相符合,还要对实际生产与应用过程中一些环境因素的影响 进行分析,特别是在 极端环境应用的系统 如太空飞行器光学系统 )、 应用环境变化剧烈的系统 如高能激光应用系统 、温度分布复杂的系统(如手机摄像头)。 Zemax OpticStudio 光学设计软件中的 STAR 模块专门针对此 类 应用而开发,可进行结构分析、热形变分析、光学 性能 分析。借助易于使用的界面和该模块与OpticStudio 的集成,可以减少人为错误,并可通过避免重复设计和混乱的数据传输来节省时间。
    2.使用 OpticStudio 、 OpticsBuilder 以及 STAR 模块,结合其他例如 FEA 分析和优化工具对高能激光系统进行整体分析设计。
    光学系统整体设计流程如下:
    1) 进行光学设计(使用 OpticStudio
    2) 光机械设计(使用 OpticsBuilder
    3) 在非序列模式中对杂散光吸收进行分析(使用 OpticStudio
    4) 有限元分析 FEA ,可自选工具,在本例中为 Ansys
    5) FEA数据导入和STOP(结构性能、热性能和光学性能)分析(使用OpticStudio STAR模块)
    3.OpticStudio 在设计过程中考虑加工和装配中存在的误差情况,通过高良率优化,得到的镜头模块如下图所示。激光器的功率为800W,聚焦透镜是一个经调整的F-Theta 透镜,透镜在波长为1064nm 时的有效焦距为100mm。性能将受制于衍射极限,并且在不考虑热效应或结构效应的情况下,在+/-0.12mm 的范围内一直如此,如均方根(RMS)光斑尺寸与焦点分析所示。
    4.通过OpticsBuilder 可以 将所有光学信息无缝链接至 CAD 平台中进行机械封装设计和整体分析实时动态可视化光机械设计将对光学系统性能造成的影响。
    5.将整体光机械系统从OpticsBuilder 中无缝导入至 OpticStudio 非序列模式 使用真实系统属性,计算激光光束通过系统之后的能量吸收损耗情况 ZOS API 可以帮助我们自动将这些数据捕捉并导出为 FEA 工具可识别的格式 。
    6.此阶段可以在任何合适的FEA 软件包中进行。FEA 工具将导入OpticStudio 中的吸收通量数据和整个系统的CAD 模型,并使用这些数据在每个时间步长执行瞬态热分布分析和静态结构分析。在我们的示例中,我们将使用Ansys 作为FEA 平台,应用导入的数据点来计算四面体网格(在Ansys 中使用光学和机械元件的STEP 文件创建)上的热分布,如下图所示。完成此分析后,任何FEA 工具都可以简单地将分析结果输出为一系列简单的制表符分隔型文本文件。至此,便可以使用OpticStudio STAR 模块对这些输出文件进行导入和分析了。
    7.通过STAR 模块可以直接精确地将热形变、结构分析和CFD 数值模拟的FEA 结果导入至OpticStudio 中,OpticStudio 中的对应工具将直接结合这些数据得出系统性能影响结果,可以使用STAR-API 自动导入数据和进行分析。
    8.OpticStudio STAR模块可简化将结构数据和热数据导入OpticStudio的过程,从而大大节省时间和成本并为系统分析提供了新的可能性。通过执行过去对许多公司而言不可行或不可能实现的光学系统设计验证水平,该模块将Zemax更紧密地集成到优化的产品开发周期中,从而使这些公司具有竞争力并取得成功。通过结合使用OpticStudio、OpticStudio STAR模块和OpticsBuilder,工程团队可以创建一个全面的工作流,用于设计、分析和改进整个光学系统,包括用于高功率激光应用的光学系统及其在结构和受热方面所呈现的独特考虑因素。



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  • TA的每日心情
    开心
    2022-4-26 15:46
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    [LV.1]初来乍到

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    小白

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    发表于 2022-4-26 15:57 | 显示全部楼层
    请教下, OpticStudio 、 OpticsBuilder 以及 STAR 模块  配齐了 需要大概多少钱
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