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繞射光學元件（DOE）和超表面/超穎透鏡在光學系統設計中越來越受歡迎，其應用範圍從手機鏡頭到AR / VR耳機，從3D傳感到照明。但是，對於包含 DOE 或超穎透鏡的系統進行模擬和設計總是很棘手的。沒有通用的方法可以處理所有情況。設計人員需要根據具體情況決定其系統的策略。

這使得陣列中透鏡元件表面形狀的定義和優化具有了極大的靈活性。下圖顯示了透鏡陣列1物體，它是由7 x 5個矩形透鏡組成的透鏡陣列，每個矩形透鏡都可以看作一個球面透鏡的矩形區域。其它可以用於該應用程式的物體包括透鏡陣列2物件和六邊形透鏡陣列(Hexagonal Lenslet Array)物件。

我們在一個光學系統中有幾組透鏡元件，它們沿著光軸沿著預定義的軌跡移動，從而提供了光學系統最終焦距（變焦係數）的變化。在 Alvarez變焦鏡頭的情況下，我們有一對所謂的Alvarez鏡頭，這些鏡頭元件相互之間的橫向位移提供了光學系統焦距的變化。傳統變焦鏡頭與 Alvarez變焦鏡頭的主要區別在於，傳統系統鏡頭沿光軸運動，而Alvarez系統鏡頭則沿垂直於光軸的方向運動。

在 OpticStudio 中創建的光學設計可以無縫轉換為原始 CAD 元件，並且所有光學資訊都完好無損。使用 OpticsBuilder，機構工程師可以創建複雜的透鏡邊緣、安裝特徵和模組外殼，同時利用 Zemax 光線追跡直接查看這些元件如何影響光學性能。在這種情況下，鏡頭邊緣可能會為雜散光提供路徑以污染圖像。

此時我們可以使用一個旋轉對稱的衍射光學元件，例如 Binary2 面型，如下圖（b），來減小軸向色差，如下圖（c）：接下來讓我們詳細了解一下該單透鏡的設計過程。如果您并不熟悉如何在OpticStudio 中建立單透鏡，請參考文章“如何設計單透鏡 第一部分：設置”。我們將設計一個衍射級次 m=1的 Binary2 面型來矯正軸向色差。完整的系統設計請見示例文件。

在鏡頭數據編輯器(LDE)和非序列元件編輯器(Non-Sequential components editor)，我們可以在Jones Matrix後方的欄位輸入各元素的實數及虛數部分，以定義不同的Jones Matrix。有一點必須要特別注意的，Jones Matrix並不會因為Ez的變化產生改變 (系統預設入射光垂直入射偏振片)。

區域分解模型假設分散元件的區域寬度遠大于波長，并且光學特性在區域內表現平滑。在這種情況下，幾何光學近似和光線追蹤可用于描述從衍射表面的一側到另一側的傳播。這也意味著這些區域在近場中可以被視為傳統的折射/反射光學元件，而在遠場光分布中只能通過標量衍射分析來計算。 在OpticStudio 中，PSF計算實現了這一精確過程，幾何光線追跡的結果疊加從出瞳到像面的衍射效應。

用單透鏡代替消色差雙膠合透鏡，因為單透鏡比雙膠合透鏡便宜。我們不需要校正色差，因為光柵可以分色。將通過傾斜探測器來修正不同顏色產生的不同焦距。使用最好的鏡頭。經過優化這種類型的透鏡以聚焦準直光束。我們不使用單個透鏡，而是使用兩個透鏡分散光焦度。這種方法有兩個好處：(1)由于透鏡的表面曲率較低，像差減小。(2)在系統中增加了一個厚度，可以在優化過程中將其設為變量。

用單透鏡代替消色差雙膠合透鏡，因為單透鏡比雙膠合透鏡便宜。我們不需要校正色差，因為光柵可以分色。將通過傾斜探測器來修正不同顏色產生的不同焦距。 使用最好的鏡頭。經過優化這種類型的透鏡以聚焦準直光束。 我們不使用單個透鏡，而是使用兩個透鏡分散光焦度。這種方法有兩個好處：(1)由于透鏡的表面曲率較低，像差減小。(2)在系統中增加了一個厚度，可以在優化過程中將其設為變量。

下載 聯系工作人員獲取附件 簡介 激光雷達系統在工業界中有著多種場景下的應用，對應于不同種類的激光雷達系統（比如用于掃描元件或確定視野的系統等），本示例將主要探索如何使用衍射光學元件來復制光源陣列在目標場景中的投影。

這可以通過 OpticStudio 的非序列元件功能中的相干探測器來實現。從提供的文章示例文件中，打開 HPSF_Integration.ZMX。此文件由橢圓光源、單透鏡和 Detector Rectangle 對象組成。光源在圓形區域上生成隨機光線。所有光線都平行于局部 Z 軸射出，即光源為準直源或遠距離點光源。請注意，布局光線的數量設置為 20，而分析光線的數量設置為 1。

? 14+BSDF散射模型，可用來仿真機械元件的表面散射，每個元件可賦予多個散射模型，所有的這些散射模型混合可形成成千上萬的散射模型，支持散射數據的導入和擬合，并可模擬透鏡表面粗糙度。? 無級次限制的衍射光柵效率計算。? 用數字化取樣工具可提取散射、材料、模型、膜層、光譜的數據信息? 擁有多種體散射模型，并支持腳本自定義散射模型，支持熒光粉、光學元件內部缺陷的散射模型等。

因此，由玻璃分隔的兩個表面組成一個單獨的元件。因此，對于單透鏡，總共需要4個表面:物面 (OBJ) :光線發出的位置。透鏡的前表面:光線進入透鏡的地方。對于這個設計，這里也是光闌 (STO) 。透鏡的后表面:光線從后表面射入空氣。像面 (IMA) :光線追跡停止的位置（始終是最后一個表面）。 默認情況下，鏡頭數據編輯器中只包含三個表面。

對于每個衍射光柵，我們通過衍射（Diffraction）選項卡中的 “分裂” 設置來定義衍射級次，使用 “按以下表格分裂” 實現每個衍射級次的理想、均勻傳輸。為簡單起見，將 I.99999999 的理想膜層定義放在兩個模塊所有元件的前后表面上。

添加新的機械元件后，OpticsBuilder 可以評估探測器在光斑尺寸、光束遮擋和像面污染等名義性能上的任何變化： 因此，有了這些機械元件，我們系統的主要變化是在光束遮擋方面。在該模型中，光斑尺寸可報告整個探測器性能的變化，即意味著它根據衍射光柵創建的點陣列來報告光斑尺寸，而這和現在的情況不太相關。

如果您對這些概念不太熟悉，請參考以下文章：Ansys Zemax | 如何設計單透鏡 第一部分：設置ZEMAX | 如何使用光線瞄準?

首先，分析中假設在整個元件上指定的溫度是均勻的；其次，分析將僅基于材料的CTE，以線性方式模擬熱膨脹和熱收縮情況。這是一種非常簡化的方法，沒有考慮光學元件中的溫度梯度分布所導致的性能下降。此外，它也無法精確地仿真光學元件的形狀變形，相反結構變形將簡單地近似為由于加熱而導致的曲率半徑均勻平滑。

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高功率光學鍍膜可應用于多種光學元件，例如光學透鏡, 反射鏡, 窗口片, 光學濾光片, 偏振片, 分光鏡和衍射光柵。 高功率光學鍍膜的重要性 光學鍍膜一般會限制高功率激光系統發揮其能力。例如，高功率光學鍍膜最常見故障模式的原因，是鍍膜內或在鍍膜與基底或空氣的接口處存在吸收區域。這些吸收區域通常以嚴重缺陷的形式出現，能夠吸收激光 能量并產生熱量，進而導致局部熔化或產生熱應力因素。

10.設計結果 11.結論? VirtualLab Fusion允許設計衍射光束整形器。? 可以生成Donut模式。? 一個在光束整形元件中心的相位渦旋幫助增大生成的donut模式焦點的對比度和深度。