一、波导积分管介绍照明系统的一大作用就是将光非常均匀的投影到成像系统或者微型芯片上例如数字投影系统但是将光束变得均匀靠寻常透镜实现难度比较大况且芯片经常遇到的是方形的光源发光一般是圆形椭圆形多一些光束整形也是一个问题。波导整形是一个匀化光束和实现整形的方法。波导也被称为积分管是一个矩形玻璃体特点是入射面相比于其长度来说比较小光线顺利进入波导后在其中发生多次的全反射最后出射形状就是波导的端面形状。积分管整形的方案在照明系统或者光束整形系统中经常遇到这篇文章就简单使用一个案例仿真一下波导整形匀光出来的效果。二、设计思路光源波长587nm光源灯丝尺寸长度20mm10圈的螺旋灯丝有抛物面反射镜杯曲率半径100杯口直径150波导70×70×2000主要分析光束经过波导后的光斑形状和能量分布情况。将光源发出的光线被聚光透镜聚拢经过矩形波导匀光整形成矩形。设置多个探测器光线追迹到光学系统不同位置的探测器上分别对比光源发光位置、经过聚焦透镜后还有经过波导积分管后的能量照度分布。三、简述非序列和序列模式在非序列设计的设置中和序列设计略有不同。非序列模式下在设置物体的时候主要是以整个物体进行设置的例如我想要一个透镜我就直接设置一个透镜在同一栏后面的参数中具体设置前表面和后表面的半径设置透镜材料等等。而序列模式中我们是以表面来分别设置的先设置前表面再设置后表面然后选择一个合适的材料。在物体位置设置上也有不同在非序列模式中z的位置指的是和指定物体的前表面之间的距离即“从前一个物体的头部到这个物体的头部”距离“参考位置”如果填-1指的是和前一个物体也可以不指定物体设置固定位置即每一个物体的位置被定死不会因为前一个物体的移动而移动。在序列模式下每个表面都有厚度指的是和下一个表面的距离那么前面的镜片位置移动一定会引起后面所有镜组的改动。四、结构设置添加光源光源拆分成两部分一个是抛物形反射面一个是发光的灯丝。抛物反射面是物体选择一个标准面然后设置成抛物形圆锥曲线为-1然后按照要求设置口径。灯丝的话需要在抛物反射镜的焦点处这样出射的光才尽可能是平行光。这里的陈列光线条数指的是软件画出来的示意图的光线数分析光线条数指的是实际上软件在计算探测器上能量分布时参与分析的光线条数一个是“面子工程”一个是“实干家”我们一般设置陈列光线数不用太多够自己理解就行分析光线数量尽量多一些这样更接近实际情况。添加探测器这个x半宽y半宽就是探测器那个矩形框的尺寸后面的x和y像素数反映的是探测器能够探测光线的分辨能力。探测器材料不设置意思透明光可以透过去如果不想透明可以在材料上写absorb表明对光线的吸收。之后在聚光透镜和波导后面也都设置探测器。添加聚光透镜在之前一篇帖子里面也说过咱们照明系统设计一般不太注重像差顶多看看球差色差等等这次的系统也不复杂重点是波导积分管透镜主要起一个聚拢光强的作用这里选用一个平凸透镜凸面在前平面在后。设置的时候先把物体类型选为标准透镜然后分别设置透镜的位置、前后半径、材料、孔径。设置波导积分管其实波导就是一个矩形玻璃块所以在物体类型中选择矩形体然后材料可以选择一个常用玻璃尺寸就按照我们要求的来。在以后的设计中如果有朋友用到这个波导觉得匀光效果没达到预期或许是因为光线在波导中全反射的次数不多可以尝试把波导加长一点当然波导的宽度不能太大太大就使得满足全反射条件的光线数目大大减低光线很容易从两侧漏出去。五、光线追迹与查看点击光线追击呈现出这样的页面其中“清除并追迹”和“追迹”的区别是“清除并追迹”是每一次追迹重新开始而“追迹”是后一次追迹在前一次追迹的基础上做叠加有的时候追迹一次光强太低光分布不明显就想多追迹几次看看光斑形貌就使用“追迹”。追迹完我们如何看结果呢就需要我们点击“探测器查看器”在里面主要对三个地方进行设置。首先系统里面可能会设置多个探测器你要用的哪个探测器在“探测器”里面选择其次是“显示为”在这里你可以选择成图的形式二维图是要伪彩色还是黑白一维行列分析等等还有“显示数据”也要设置这里因为我们就看一下照度不牵扯相干照度就使用默认的“非相干辐照度”。上面就是在光源后面设置一个探测器对比同一探测器的黑白图和伪彩色图。中间这个条纹是灯丝把灯丝横过来放置了。六、结果分析最终的结构图如图探测器的照度图如下从反射杯刚出来的光线照度探测图反映的是光源的情况。被聚焦透镜聚焦后的光线照度探测图从图中能够看出光被聚拢光强被收集但是不均匀形状也不是我们想要的矩形。从波导出来的光线照度探测图比较均匀且成矩形。以上就是本期全部内容配套 Zemax zmx 源文件可在 CSDN 资源区付费下载往期内容照明光学系统概述Zemax多重结构设置学习——变焦摄影物镜如何进行整个光学系统的翻转Zemax默认评价函数也太好用了吧双高斯物镜的介绍和优化设计更多内容请关注知乎/微信公众号筑梦光学
基于波导匀光整形的照明光学系统仿真
一、波导积分管介绍照明系统的一大作用就是将光非常均匀的投影到成像系统或者微型芯片上例如数字投影系统但是将光束变得均匀靠寻常透镜实现难度比较大况且芯片经常遇到的是方形的光源发光一般是圆形椭圆形多一些光束整形也是一个问题。波导整形是一个匀化光束和实现整形的方法。波导也被称为积分管是一个矩形玻璃体特点是入射面相比于其长度来说比较小光线顺利进入波导后在其中发生多次的全反射最后出射形状就是波导的端面形状。积分管整形的方案在照明系统或者光束整形系统中经常遇到这篇文章就简单使用一个案例仿真一下波导整形匀光出来的效果。二、设计思路光源波长587nm光源灯丝尺寸长度20mm10圈的螺旋灯丝有抛物面反射镜杯曲率半径100杯口直径150波导70×70×2000主要分析光束经过波导后的光斑形状和能量分布情况。将光源发出的光线被聚光透镜聚拢经过矩形波导匀光整形成矩形。设置多个探测器光线追迹到光学系统不同位置的探测器上分别对比光源发光位置、经过聚焦透镜后还有经过波导积分管后的能量照度分布。三、简述非序列和序列模式在非序列设计的设置中和序列设计略有不同。非序列模式下在设置物体的时候主要是以整个物体进行设置的例如我想要一个透镜我就直接设置一个透镜在同一栏后面的参数中具体设置前表面和后表面的半径设置透镜材料等等。而序列模式中我们是以表面来分别设置的先设置前表面再设置后表面然后选择一个合适的材料。在物体位置设置上也有不同在非序列模式中z的位置指的是和指定物体的前表面之间的距离即“从前一个物体的头部到这个物体的头部”距离“参考位置”如果填-1指的是和前一个物体也可以不指定物体设置固定位置即每一个物体的位置被定死不会因为前一个物体的移动而移动。在序列模式下每个表面都有厚度指的是和下一个表面的距离那么前面的镜片位置移动一定会引起后面所有镜组的改动。四、结构设置添加光源光源拆分成两部分一个是抛物形反射面一个是发光的灯丝。抛物反射面是物体选择一个标准面然后设置成抛物形圆锥曲线为-1然后按照要求设置口径。灯丝的话需要在抛物反射镜的焦点处这样出射的光才尽可能是平行光。这里的陈列光线条数指的是软件画出来的示意图的光线数分析光线条数指的是实际上软件在计算探测器上能量分布时参与分析的光线条数一个是“面子工程”一个是“实干家”我们一般设置陈列光线数不用太多够自己理解就行分析光线数量尽量多一些这样更接近实际情况。添加探测器这个x半宽y半宽就是探测器那个矩形框的尺寸后面的x和y像素数反映的是探测器能够探测光线的分辨能力。探测器材料不设置意思透明光可以透过去如果不想透明可以在材料上写absorb表明对光线的吸收。之后在聚光透镜和波导后面也都设置探测器。添加聚光透镜在之前一篇帖子里面也说过咱们照明系统设计一般不太注重像差顶多看看球差色差等等这次的系统也不复杂重点是波导积分管透镜主要起一个聚拢光强的作用这里选用一个平凸透镜凸面在前平面在后。设置的时候先把物体类型选为标准透镜然后分别设置透镜的位置、前后半径、材料、孔径。设置波导积分管其实波导就是一个矩形玻璃块所以在物体类型中选择矩形体然后材料可以选择一个常用玻璃尺寸就按照我们要求的来。在以后的设计中如果有朋友用到这个波导觉得匀光效果没达到预期或许是因为光线在波导中全反射的次数不多可以尝试把波导加长一点当然波导的宽度不能太大太大就使得满足全反射条件的光线数目大大减低光线很容易从两侧漏出去。五、光线追迹与查看点击光线追击呈现出这样的页面其中“清除并追迹”和“追迹”的区别是“清除并追迹”是每一次追迹重新开始而“追迹”是后一次追迹在前一次追迹的基础上做叠加有的时候追迹一次光强太低光分布不明显就想多追迹几次看看光斑形貌就使用“追迹”。追迹完我们如何看结果呢就需要我们点击“探测器查看器”在里面主要对三个地方进行设置。首先系统里面可能会设置多个探测器你要用的哪个探测器在“探测器”里面选择其次是“显示为”在这里你可以选择成图的形式二维图是要伪彩色还是黑白一维行列分析等等还有“显示数据”也要设置这里因为我们就看一下照度不牵扯相干照度就使用默认的“非相干辐照度”。上面就是在光源后面设置一个探测器对比同一探测器的黑白图和伪彩色图。中间这个条纹是灯丝把灯丝横过来放置了。六、结果分析最终的结构图如图探测器的照度图如下从反射杯刚出来的光线照度探测图反映的是光源的情况。被聚焦透镜聚焦后的光线照度探测图从图中能够看出光被聚拢光强被收集但是不均匀形状也不是我们想要的矩形。从波导出来的光线照度探测图比较均匀且成矩形。以上就是本期全部内容配套 Zemax zmx 源文件可在 CSDN 资源区付费下载往期内容照明光学系统概述Zemax多重结构设置学习——变焦摄影物镜如何进行整个光学系统的翻转Zemax默认评价函数也太好用了吧双高斯物镜的介绍和优化设计更多内容请关注知乎/微信公众号筑梦光学
