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現(xiàn)代光機(jī)系統(tǒng)包含大量不同種類的光學(xué)元件，如折射透鏡、衍射透鏡、折衍混合透鏡、菲涅爾和漸變折射率透鏡以及衍射光學(xué)元件等，我們常用典型應(yīng)用如透射/反射測(cè)量、顏色測(cè)量、熒光測(cè)量、輻射發(fā)光測(cè)量、吸光度測(cè)量、LIBS激光誘導(dǎo)擊穿光譜、Raman拉曼測(cè)量、高光譜、VCSEL、紫外吸收測(cè)量、DOAS氣體差分吸收測(cè)量等，一個(gè)完整光機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，都需要進(jìn)行光機(jī)設(shè)計(jì)，萊森光學(xué)（深圳）有限公司依據(jù)自己行業(yè)里10多年豐富解決方案經(jīng)驗(yàn)，用可以為用戶提供高質(zhì)量的光學(xué)設(shè)計(jì)方案。

 一個(gè)有效的光學(xué)建模要求將所有這些類型的元件和光源放在一起進(jìn)行高精度且快速的仿真模擬。在光學(xué)模擬與設(shè)計(jì)中包含了衍射、干涉、部分相干、像差、偏振等各種物理效應(yīng)，從而能夠高精度的進(jìn)行光學(xué)模擬與設(shè)計(jì)。光學(xué)設(shè)計(jì)需要具備復(fù)雜的光線追跡、幾何場(chǎng)追跡、場(chǎng)追跡模擬；幾何場(chǎng)追跡模擬則是通過使用幾何光學(xué)的方法來近似求解麥克斯韋方程組，從而能夠快速的完成各種復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)的模擬仿真，同時(shí)在模擬過程中包含了除衍射外的各種物理效應(yīng)。經(jīng)典場(chǎng)追跡模擬引擎與幾何場(chǎng)追跡模擬引擎的聯(lián)合使用，既能夠保證光學(xué)系統(tǒng)模擬和設(shè)計(jì)的精度，又能夠保證其速度，是物理光學(xué)和幾何光學(xué)的完美結(jié)合。最后，其傳統(tǒng)的光線追跡模擬引擎能夠快速的完成光學(xué)系統(tǒng)的性能評(píng)估。

 我們通過行業(yè)里多年的光學(xué)應(yīng)用解決方案經(jīng)驗(yàn)，我們具備以下主要能力：

1.  幾何光學(xué)設(shè)計(jì)：成像鏡頭設(shè)計(jì)、成像質(zhì)量分析、溫度環(huán)境分析、加工公差分析等

2.  物理光學(xué)設(shè)計(jì)：激光等光源系統(tǒng)及元件的設(shè)計(jì)分析、光學(xué)相干衍射特性分析、光源耦合等

3.  光機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：光機(jī)一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、光譜系統(tǒng)、多維掃描系統(tǒng)等

以下是一些典型光學(xué)設(shè)計(jì)分析介紹

1. 納米、微米和宏觀光學(xué)的統(tǒng)一建模

設(shè)計(jì)模擬激光光學(xué)，微光學(xué)系統(tǒng)，衍射光學(xué)，干涉，成像和照明系統(tǒng)。光學(xué)系統(tǒng)中可以包含折射、衍射、混合、菲涅爾和漸變折射率透鏡，擴(kuò)散器

光分束器、光整形器、計(jì)算產(chǎn)生全息、相位板衍射光學(xué)元件以及自由表面曲面和微透鏡陣列。基于統(tǒng)一光學(xué)建模技術(shù)，可以使用從幾何光學(xué)到物理

學(xué)不同的傳輸模型進(jìn)行光傳輸建模。而幾何場(chǎng)追跡與經(jīng)典場(chǎng)追跡的聯(lián)合使用，可以快速并高精度的完成光學(xué)系統(tǒng)的模擬仿真和設(shè)計(jì)工作。

2. 衍射和微光學(xué)元件設(shè)計(jì)

       可以設(shè)計(jì)衍射光束分束器、擴(kuò)散器和整形器。這些元件也被稱為衍射光學(xué)元件、計(jì)算機(jī)全息、相位板或者相息。衍射光束分束器允許將一束激光分成光束陣列。衍射擴(kuò)散器能夠使確定的散射光線進(jìn)入任意2D光圖案。擴(kuò)散器和光束分束器可以用來轉(zhuǎn)換相干光和部分相干光源。衍射和折射光束整形可以將相干激光光束整成環(huán)形、矩形高帽、線型或者自定義2D強(qiáng)度分布。

3. 2D和3D光柵的嚴(yán)格分析和設(shè)計(jì)

       可以對(duì)2D和3D光柵進(jìn)行嚴(yán)格的電磁場(chǎng)分析和設(shè)計(jì)，包含衍射光柵、全息光柵、布拉格光柵、表面光柵、光子晶體、衍射光束分束器偏光器、抗反射結(jié)構(gòu)、衍射光學(xué)元件、光伏系統(tǒng)和光譜光柵。光柵的特征尺寸可以從納米到毫米量級(jí)。同時(shí)，光柵工具箱可以計(jì)算衍射效率、近場(chǎng)、偏振、反射、透射以及內(nèi)部場(chǎng)。各種定制特性可以使用戶分析和優(yōu)化用戶自定義結(jié)構(gòu)的光柵。這些包括導(dǎo)入測(cè)量的高度輪廓以及使用公式描述一個(gè)高度輪廓的可編程高度輪廓或者折射率分布介質(zhì)。

4. 靈活的激光諧振腔本征模分析

       可以分析穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)激光諧振腔的本征模。分析包括了基膜、高階模和本征值的計(jì)算。依賴于經(jīng)典場(chǎng)追跡技術(shù)，可以將從幾何光學(xué)到電磁場(chǎng)處理的各種光束傳輸方法最佳的組合起來。因此允許腔內(nèi)包含微結(jié)構(gòu)和DOE元件，模擬受激介質(zhì)的折射率調(diào)制以及任意形狀的基膜。分析表面輪廓和介質(zhì)以及自定義元件目錄為定義諧振腔提供了非常大的靈活性。公差模擬可以研究一個(gè)諧振腔的穩(wěn)定性。

5. 光源的整形和均勻化

      利用經(jīng)典場(chǎng)追跡進(jìn)行光源系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)。場(chǎng)追跡使用強(qiáng)調(diào)衍射光學(xué)和微結(jié)構(gòu)整合的新概念，這給光源以及其它高發(fā)散輻射光源的整形和緊湊照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了更大的靈敏性。

    現(xiàn)代光機(jī)系統(tǒng)包含大量不同種類的光學(xué)元件，如折射透鏡、衍射透鏡、折衍混合透鏡、菲涅爾和漸變折射率透鏡以及衍射光學(xué)元件等，我們常用典型應(yīng)用如透射/反射測(cè)量、顏色測(cè)量、熒光測(cè)量、輻射發(fā)光測(cè)量、吸光度測(cè)量、LIBS激光誘導(dǎo)擊穿光譜、Raman拉曼測(cè)量、高光譜、VCSEL、紫外吸收測(cè)量、DOAS氣體差分吸收測(cè)量等，一個(gè)完整光機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，都需要進(jìn)行光機(jī)設(shè)計(jì)，萊森光學(xué)（深圳）有限公司依據(jù)自己行業(yè)里10多年豐富解決方案經(jīng)驗(yàn)，用可以為用戶提供高質(zhì)量的光機(jī)設(shè)計(jì)定制化方案。

    光學(xué)測(cè)量：干涉儀、顯微鏡、單色儀、光譜儀

    通過高速物理光學(xué)，徹底的研究干涉儀，光譜儀和傳統(tǒng)式或結(jié)構(gòu)照明式顯微鏡的成像質(zhì)量與分辨率限制。

    1.   可利用光學(xué)軟件來建構(gòu)、分析全像光柵分光儀 (Holographic Grating Spectrometer) ，設(shè)定出一個(gè)多波長(zhǎng)的發(fā)光源，來進(jìn)行一個(gè)范例的模擬及分析。

    2.   雜散光計(jì)算：利用 軟件來建構(gòu)任何復(fù)雜的結(jié)構(gòu)分析，并提供給詳細(xì)的分析結(jié)果，也可以精確地模擬出涂黑漆所產(chǎn)生的雜散光效應(yīng)，看到雜散光形成及其路徑，還可以將雜散光的分析結(jié)果分類，導(dǎo)出所需的報(bào)表或圖形格式。

    3.   數(shù)組透鏡-光照度計(jì)算：可以用非序列追跡光線方式及相干光計(jì)算，可明顯的表示出 FRED 的分析結(jié)果，與實(shí)際系統(tǒng)是一致的。

    4.   干涉測(cè)量系統(tǒng)：相干光 (Coherent) 傳遞及干涉測(cè)量系統(tǒng)的模擬，可以用軟件分析出光的傳遞過程，分光 ( 分出參考光 ) 、以及分析一個(gè)相干光的干涉圖形，光源也可以設(shè)定為高斯光束分布、相干光、偏振特性，使光源更符合實(shí)際的激光。

成像系統(tǒng)：衍射透鏡、高級(jí)PSF/MTF、鬼像、光柵

     通過物理光學(xué)、幾何光學(xué)實(shí)現(xiàn)透鏡系統(tǒng)的建模。對(duì)包含鬼像和部分相干性的系統(tǒng)也可以提供可靠的PSF/MTF評(píng)估。系統(tǒng)中可以包含光柵，全息光學(xué)元件以及衍射透鏡。

     1. 透鏡系統(tǒng)鬼像分析：透鏡在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，所無法避免的現(xiàn)象 - 鬼像，可從透鏡設(shè)計(jì)軟件導(dǎo)入透鏡系統(tǒng)，依照需求設(shè)定多波長(zhǎng)的光源，也可自行定義光線的序列近軸追跡方法，或是定義各透鏡表面的光學(xué)特性 ( 鍍膜/散射等 ) ，分析鬼像的不同光線路徑、鬼像的照度分析。

     2. 照明和非成像系統(tǒng)：以對(duì)光源反射罩或組合透鏡的面型進(jìn)行優(yōu)化，使得能夠在分析面上得到所需的照度分布，而且FRED可以生成照度分布圖，于直觀的了解。另外，還可以導(dǎo)入光源的光線文件，生成光線分布列表，快速建立自定義光源。

    激光系統(tǒng)：光束傳輸、掃描系統(tǒng)、FS脈沖建模、晶體建模

    物理光學(xué)可以有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)激光光源、衍射、干涉、偏振和非線性效應(yīng)的建模，同時(shí)可以使用任意感興趣的光束參數(shù)。復(fù)雜光源模型，包括激光、像散激光二極管、VCSELs、LEDs、部分相干光源、飛秒脈沖和X射線光源。

光束整形：折射光學(xué)、衍射光學(xué)、擴(kuò)散器、微透鏡陣

    能夠使用自由表面、衍射光束分束器與圖案生成器，擴(kuò)散器和常規(guī)陣列微光學(xué)元件（包括但不僅限于微透鏡陣列）實(shí)現(xiàn)光束整形。

    能夠?qū)Χ嗤ǖ啦▽?dǎo)成像系統(tǒng)進(jìn)行非序列建模，并對(duì)VR/AR/MR等設(shè)備的波前差、能流和PSF/MTF進(jìn)行評(píng)估。