Ray Optics Module
Neue App: Bragg-Spiegel-Filter
Ein Bragg-Spiegel (DBR: distributed Bragg reflector) besteht aus mehreren alternierenden Schichten aus zwei Materialien. Die beiden Materialien weisen unterschiedliche Brechungsindizes auf, was zu einem sich wiederholenden Muster aus einem hohen und niedrigen Brechungsindex in senkrechter Richtung zu den DBR-Schichten führt. Licht, das diese Struktur passiert, wird an jeder Berührungsfläche zwischen den Schichten reflektiert. Mit dieser Anwendung wird der Reflexionsgrad eines DBR-Filters abhängig von der Vakuum-Wellenlängen-Verteilung berechnet. Es kann ein Bandsperrfilter oder ein Kerbfilter analysiert werden. Sie können den Brechungsindex für jede der Schichten, die Periodenanzahl des DBR und den Reflexionsschwellenwert im Stoppband festlegen.
Reflexionsgrad eines DBR-Filters als Funktion der Vakuum-Wellenlänge. Sie können den Brechungsindex für jede der Schichten, die Periodenanzahl des DBR und den Reflexionsschwellenwert im Stoppband festlegen.
Reflexionsgrad eines DBR-Filters als Funktion der Vakuum-Wellenlänge. Sie können den Brechungsindex für jede der Schichten, die Periodenanzahl des DBR und den Reflexionsschwellenwert im Stoppband festlegen.
Bauteilbibliothek für das Ray Optics Module
Um eine schnelle und effiziente Geometrieeinrichtung zur Strahlenoptik-Modellierung zu ermöglichen, wurde eine Bauteilbibliothek mit vordefinierten Geometriekomponenten in das Ray Optics Module integriert. Die Bauteilbibliothek enthält eine Vielzahl von zylinder- und kugelförmigen Linsen, Duplets, einen Strahlenteiler, Parabolreflektoren, Prismen und einen Retroreflektor. Alle Teile sind vollständig parametrisiert, sodass sie bei größeren Industrieanwendungen einfach verwendet werden können.
Strahlenausbreitung in einem System mit drei kugelförmigen äquikonvexen Linsen und einem Strahlenteiler. Jede dieser Komponenten steht als voll parametrisiertes Teil in der Bauteilbibliothek zur Verfügung.
Strahlenausbreitung in einem System mit drei kugelförmigen äquikonvexen Linsen und einem Strahlenteiler. Jede dieser Komponenten steht als voll parametrisiertes Teil in der Bauteilbibliothek zur Verfügung.
Polarisationsellipsen
Sie können nun Ellipsen entlang von Trajektorien im Strahlentrajektorien-Plot plotten. Bei der Berechnung der Strahlenintensität dienen die Standardausdrücke für die große und kleine Halbachse als vordefinierte Variablen zur Anzeige der Polarisationsellipse. Die Ellipse wird für linear polarisierte Strahlen als Linie angezeigt; für vollständig unpolarisierte Strahlen wird sie gar nicht angezeigt. Bei der Darstellung von elliptisch oder zirkular polarisierten Strahlen kann mit Pfeilen um den Ellipsenumfang herum zwischen links- und rechtsdrehender Polarisation unterschieden werden.
Lineare Verzögerungsplatte: Ein unpolarisierter Strahl passiert zwei lineare Polarisatoren und eine Viertelwellen-Verzögerungsplatte. Die Transformation in linear und zirkular polarisiertes Licht können Sie darstellen, indem Sie Polarisationsellipsen entlang des Strahls plotten.
Lineare Verzögerungsplatte: Ein unpolarisierter Strahl passiert zwei lineare Polarisatoren und eine Viertelwellen-Verzögerungsplatte. Die Transformation in linear und zirkular polarisiertes Licht können Sie darstellen, indem Sie Polarisationsellipsen entlang des Strahls plotten.
Strahlungsaufheizung Multiphysik-Interface
Das neue Strahlungsaufheizung Multiphysik-Interface berechnet die Temperaturänderungen, die infolge der Strahlenausbreitung in absorbierenden Medien entstehen. Dafür werden das Geometrische Optik Interface und das Wärmetransport in Feststoffen Interface miteinander gekoppelt. Es wird automatisch die neue Quelle der Strahlungsaufheizung Multiphysik-Kopplung hinzugefügt und die berechneten Werte für die Wärmequelle werden in die Temperaturberechnung einbezogen.
Neue Studie für die bidirektionale Strahlen-Wärme-Kopplung
Für die Simulation der Erwärmung durch Strahlung ist eine Zweiweg-Kopplung zwischen der Strahlenverfolgung und der Temperatur erforderlich. Die Dämpfung der Strahlen trägt zur Temperaturerhöhung bei. Umgekehrt ändern sich Strahlentrajektorien entsprechend den Temperaturänderungen, wenn in den Bereichen eine Wärmeverformung auftritt oder der Brechungsindex von der Temperatur oder Dehnung abhängt. Die Zweiweg-Kopplung zwischen der Strahlenverfolgung und der Temperatur kann mit einer iterativen Solver-Schleife realisiert werden, bei der die Strahlentrajektorien und die Temperatur mit alternierenden Schritten berechnet werden. Die Solver-Schleife kann nun automatisch über den Studienschritt Bidirektional gekoppelte Strahlenberechnung eingerichtet werden. Bei diesem Studienschritt werden alle Strahlenvariablen mit einem Solver berechnet. Die restlichen Variablen werden mit einem anderen Solver berechnet. Diese beiden Solver werden als Schleife zusammengeschaltet, die eine benutzerdefinierte Anzahl von Iterationen ausführt.
Strahlentrajektorien und Temperatur (links) und Verformung (rechts) in zwei Linsen, die einen Hochleistungslaserstrahl fokussieren. Eine thermisch bedingte Brennpunktverschiebung kann einfacher mit der Multiphysik-Kopplung Quelle der Strahlungsaufheizung und dem Studienschritt Bidirektional gekoppelte Strahlenberechnung simuliert werden.
Strahlentrajektorien und Temperatur (links) und Verformung (rechts) in zwei Linsen, die einen Hochleistungslaserstrahl fokussieren. Eine thermisch bedingte Brennpunktverschiebung kann einfacher mit der Multiphysik-Kopplung Quelle der Strahlungsaufheizung und dem Studienschritt Bidirektional gekoppelte Strahlenberechnung simuliert werden.
Verbesserte Akkumulatoren
Die Gebietsfunktion Akkumulator hängt nicht mehr von der Zeitschrittlänge ab, mit der der Solver arbeitet. Dadurch sind Simulationen der Wärmeverformung in Hochleistungslaserfokussierungssystemen etwa zehnmal schneller und außerdem genauer als bei ähnlichen Modellen in Version 5.0. Darüber hinaus können Sie nun die Berechnungsmethode für Akkumulationsvariablen bestimmen, wenn ein Strahl eine hohe Anzahl von Netzelementen passiert.
Definition von Strahlen mittels Daten aus einer Textdatei
Die Anfangspositionen und Richtungen von Strahlen können nun mit dem Knoten Freigabe aus Datendatei aus einer Textdatei importiert werden.
Intensität in gradierten Medien
Jetzt kann die Intensität von Strahlen in gradierten Medien berechnet werden. Dazu wählen Sie die neue Option Berechnung der Intensität im Einstellungsfenster Geometrische Optik aus. Folgende Optionen stehen zur Verfügung:
- Kein – Intensität wird nicht berechnet.
- Unter Verwendung von Hauptkrümmung – Die exakteste Methode für die Berechnung der Intensität, allerdings nur für homogene Medien (z. B. konstanter Brechungsindex).
- Unter Verwendung von Hauptkrümmung und Strahlleistung – Wie Unter Verwendung von Hauptkrümmung, es werden aber zusätzliche Variablen erzeugt, die für die Berechnung der eingebrachten Leistung in Gebiete oder Ränder genutzt werden können.
- Unter Benutzung des Krümmungstensor – Ist sowohl für die Berechnung der Intensität in homogenen als auch in gradierten Medien geeignet. In vollständig homogenen Medien ist die Option Unter Verwendung von Hauptkrümmung etwas genauer.
- Unter Benutzung des Krümmungstensor und der Strahlleistung – Wie Unter Benutzung des Krümmungstensor, es werden aber zusätzliche Variablen erzeugt, die für die Berechnung der eingebrachten Leistung in Gebiete oder Ränder genutzt werden können.
Strahlentrajektorien in einer Lüneburg-Linse, eine massive Linse mit gradiertem Brechungsindex. Die Strahlenfarbe ist proportional zu dem Logarithmus der Strahlenintensität.
Strahlentrajektorien in einer Lüneburg-Linse, eine massive Linse mit gradiertem Brechungsindex. Die Strahlenfarbe ist proportional zu dem Logarithmus der Strahlenintensität.
Neue Optionen für die Anwendung von dünnen dielektrischen Filmen
Die Optionen zur Festlegung der Eigenschaften von dünnen dielektrischen Filmen bei Materialunstetigkeiten wurden stark erweitert. Ein dielektrischer Film mit einer Schicht kann nun automatisch erzeugt werden, sodass der Reflexionsgrad oder Transmissionsgrad für Strahlen einer bestimmten Frequenz, Polarisation und Richtung bestimmt werden kann. Für die Erstellung von Antireflexionsbeschichtungen an den Grenzflächen zwischen verschiedenen Medien steht nun ein Schnellverfahren zur Verfügung. Nachdem ein Mehrschichtfilm durch das Hinzufügen von Dünner dielektrischer Film-Unterknoten zu einer Oberfläche definiert wurde, können einige Schichten als periodisch festgelegt werden. Dadurch können komplexe Mehrschichtfilme, die Hunderte von Schichten enthalten, mit nur einer kleinen Anzahl von Dünner dielektrischer Film-Unterknoten modelliert werden.
Dank der Verbesserungen bei der Behandlung von Mehrschichtfilmen kann nun die Schichtanzahl in einem Bragg-Spiegel parametrisiert werden. Mit steigender Schichtanzahl nähert sich der Reflexionsgrad im Stoppband dem Wert 100 %.
Dank der Verbesserungen bei der Behandlung von Mehrschichtfilmen kann nun die Schichtanzahl in einem Bragg-Spiegel parametrisiert werden. Mit steigender Schichtanzahl nähert sich der Reflexionsgrad im Stoppband dem Wert 100 %.
Umfassendere Unterstützung frequenzabhängiger Materialeigenschaften
Für geometrische Optikmodelle können Sie nun direkt im Einstellungsfenster Material anstatt im Fenster Eigenschaften des Mediums die Materialeigenschaften festlegen, die von der Strahlenfrequenz oder einer anderen Strahleneigenschaft abhängen. Dabei müssen alle Strahleneigenschaften im neuen Operator noenv() enthalten sein. Durch diesen Operator können nur für Strahlen vorhandene Größen berücksichtigt werden, die in für Bereiche definierte Ausdrücke einbezogen werden sollen.
Die Simulation der Separation von polychromatischem Licht durch ein Prisma, wie oben gezeigt, ist nun einfacher als je zuvor.
Die Simulation der Separation von polychromatischem Licht durch ein Prisma, wie oben gezeigt, ist nun einfacher als je zuvor.
Neue Übung: Transparenter Hohllichtleiter
Mit Hohllichtleitern kann Licht von einem Ort an einen anderen geleitet werden. Die Leitertypen können in zwei Hauptgruppen eingeteilt werden: Leiter mit einer reflektierenden Beschichtung und transparente Volumenkörper, die Licht durch Totalreflexion leiten. In diesem Beispiel wird Licht durch einen gekrümmten Lichtleiter durch Totalreflexion geleitet. Untersucht wird, welche Auswirkungen die Leiterform auf den Transmissionsgrad hat.
Homogenisierung einer LED-Quelle durch Totalreflexion in einem gekrümmten Hohllichtleiter.
Homogenisierung einer LED-Quelle durch Totalreflexion in einem gekrümmten Hohllichtleiter.