Модуль Ray Optics (Геометрическая оптика)

Новое приложение: Фильтр на основе распределенного брэгговского отражателя (DBR)

Распределенный брэгговский отражатель (DBR) состоит из множества чередующихся слоев двух материалов. У каждого материала свой показатель преломления, в результате чего образуется повторяющаяся структура из областей с низким и высоким показателем преломления в направлении, перпендикулярном слоям DBR. Свет, проходящий через такую структуру, отражается на каждой границе раздела между слоями. Это приложение вычисляет отражающую способность фильтра DBR для распределения длин волн в свободном пространстве. В приложении можно анализировать как заграждающий фильтр, так и режекторный. Пользователь вводит показатель преломления каждого слоя, количество периодов в DBR, а также пороговый коэффициент отражения в полосе заграждения.

Коэффициент отражения фильтра DBR как функция длины волны в свободном пространстве. Пользователь вводит показатель преломления каждого слоя, количество периодов в DBR, а также пороговый коэффициент отражения в полосе заграждения. Коэффициент отражения фильтра DBR как функция длины волны в свободном пространстве. Пользователь вводит показатель преломления каждого слоя, количество периодов в DBR, а также пороговый коэффициент отражения в полосе заграждения.

Коэффициент отражения фильтра DBR как функция длины волны в свободном пространстве. Пользователь вводит показатель преломления каждого слоя, количество периодов в DBR, а также пороговый коэффициент отражения в полосе заграждения.

Библиотека частей для модуля Ray Optics (Геометрическая оптика)

Чтобы ускорить настройку геометрии для моделирования геометрической оптики и повысить ее эффективность, в модуль Ray Optics (Геометрическая оптика) добавлена библиотека частей, содержащая готовые геометрические компоненты. В библиотеке частей есть множество цилиндрических и сферических линз, склеенные двойные линзы, светоделитель, параболические отражатели, призмы и кубический уголковый отражатель. Все части полностью параметризованы, что упрощает их использование в моделях и крупных промышленных приложениях.

Распространение лучей в системе, состоящей из трех сферических двояковыпуклых линз и светоделителя. Все эти элементы доступны в виде полностью параметризованных частей в Библиотеке частей. Распространение лучей в системе, состоящей из трех сферических двояковыпуклых линз и светоделителя. Все эти элементы доступны в виде полностью параметризованных частей в Библиотеке частей.

Распространение лучей в системе, состоящей из трех сферических двояковыпуклых линз и светоделителя. Все эти элементы доступны в виде полностью параметризованных частей в Библиотеке частей.

Эллипсы поляризации

Теперь можно строить эллипсы вдоль траекторий на диаграмме Ray Trajectories (Траектории лучей). При вычислении интенсивности луча используются предустановленные стандартные выражения для большой и малой полуосей эллипса поляризации. Для лучей с линейной поляризацией этот эллипс вырождается в прямую, а для неполяризованных лучей вообще не отображается. При визуализации лучей с эллиптической или круговой поляризацией стрелки вокруг периметра эллипса позволяют различать левостороннюю и правостороннюю поляризацию.

Преграда для линейных волн: Неполяризованный луч проходит через два линейных поляризатора и преграду, подавляющую волну на четверть. Преобразования в лучах с линейной или круговой поляризацией можно просмотреть, построив эллипсы поляризации вдоль этих лучей. Преграда для линейных волн: Неполяризованный луч проходит через два линейных поляризатора и преграду, подавляющую волну на четверть. Преобразования в лучах с линейной или круговой поляризацией можно просмотреть, построив эллипсы поляризации вдоль этих лучей.

Преграда для линейных волн: Неполяризованный луч проходит через два линейных поляризатора и преграду, подавляющую волну на четверть. Преобразования в лучах с линейной или круговой поляризацией можно просмотреть, построив эллипсы поляризации вдоль этих лучей.

Мультифизический интерфейс Ray Heating (Лучевой нагрев)

Новый выделенный мультифизический интерфейс Ray Heating (Лучевой нагрев) использует интерфейсы Geometrical Optics (Геометрическая оптика) и Heat Transfer in Solids (Теплопередача в твердых телах) для расчета изменений температуры по мере распространения луча в поглощающей среде. Интерфейс автоматически добавляет новую мультифизическую связь Ray Heat Source (Источник лучевого нагрева) и применяет рассчитанный источник лучевого нагрева для расчета температуры.

Новая аналитическая функция для связи Bidirectional Ray-Thermal (Двунаправленный лучевой нагрев)

Для моделирования лучевого нагрева необходима двусторонняя связь между трассировкой лучей и расчетом температуры. По мере своего затухания лучи передают энергию источнику тепла, от которого зависит температура. И наоборот, по мере изменения температуры могут изменяться траектории лучей, если области, через которые они проходят, деформируются при нагреве либо, если показатель преломления зависит от температуры или напряжения. Двустороннюю связь между трассировкой лучей и температурой можно настроить с помощью итерационного цикла с решателем, в котором расчет траектории лучей чередуется с расчетом температуры. Такой цикл с решателем теперь можно настроить автоматически на аналитическом шаге Bidirectionally Coupled Ray Tracing (Трассировка лучей с двунаправленным связыванием). На этом аналитическом шаге все переменные лучей вычисляются с помощью одного решателя, а все остальные переменные – с помощью другого. Эти два решателя объединены в цикл, количество шагов в котором задает пользователь.

Траектории лучей и температура (слева) и деформация (справа) в двух линзах, фокусирующих мощный лазерный пучок. Вызванное нагревом смещение фокуса легче моделировать с помощью мультифизической связи Ray Heat Source (Источник лучевого нагрева) и аналитического шага (Трассировка лучей с двунаправленным связыванием). Траектории лучей и температура (слева) и деформация (справа) в двух линзах, фокусирующих мощный лазерный пучок. Вызванное нагревом смещение фокуса легче моделировать с помощью мультифизической связи Ray Heat Source (Источник лучевого нагрева) и аналитического шага (Трассировка лучей с двунаправленным связыванием).

Траектории лучей и температура (слева) и деформация (справа) в двух линзах, фокусирующих мощный лазерный пучок. Вызванное нагревом смещение фокуса легче моделировать с помощью мультифизической связи Ray Heat Source (Источник лучевого нагрева) и аналитического шага (Трассировка лучей с двунаправленным связыванием).

Улучшенные накопители

Функция Accumulator (Накопитель) на уровне области теперь работает быстрее и точнее, а также больше не зависит от длительности шагов по времени, выбранной решателем. В результате, моделирование тепловой деформации в системах фокусировки мощных лазерных пучков выполняется точнее и в отдельных случаях более чем в десять раз быстрее, чем в версии 5.0. Кроме того, добавлены новые параметры для определения метода расчета накапливаемых переменных при пересечении пучком большого количества элементов сетки.

Выпуск лучей по текстовому файлу

Исходные позиции и направления лучей теперь можно импортировать из текстового файла с помощью узла Release from Data File (Выпуск по файлу данных).

Интенсивность в слоистых средах

Теперь можно вычислять интенсивность лучей в слоистых средах. Новый параметр Intensity computation (Расчет интенсивности) в окне настроек Geometrical Optics (Геометрическая оптика) позволяет вычислять интенсивность лучей в слоистых средах. Доступны следующие значения:

  • None (Нет) – не вычислять интенсивность лучей.
  • Using principal curvatures (По главной кривизне) – самый точный метод расчета, который, однако, применим только к однородным средам (т. е. средам с постоянным показателем преломления).
  • Using principal curvatures and ray power (По главной кривизне и энергии луча) – аналогичен методу Using principal curvatures (По главной кривизне), но создает дополнительные переменные для расчета энергии луча, выделенной в областях или на границах.
  • Using curvature tensor (По тензору кривизны) – подходит для расчета интенсивности луча как в однородных, так и в слоистых средах. В полностью однородных средах параметр Using principal curvatures (По главной кривизне) работает немного точнее.
  • Using curvature tensor and ray power (По тензору кривизны и энергии луча) – аналогичен методу Using curvature tensor (По тензору кривизны), но создает дополнительные переменные для расчета энергии луча, выделенной в областях или на границах.

Траектории лучей в линзе Люнеберга – твердой линзе с переменным показателем преломления. Значение цвета луча пропорционально логарифму интенсивности этого луча. Траектории лучей в линзе Люнеберга – твердой линзе с переменным показателем преломления. Значение цвета луча пропорционально логарифму интенсивности этого луча.

Траектории лучей в линзе Люнеберга – твердой линзе с переменным показателем преломления. Значение цвета луча пропорционально логарифму интенсивности этого луча.

Новые параметры для применения тонких диэлектрических пленок

Значительно расширены параметры для задания свойств тонких диэлектрических пленок в неоднородностях материалов. Теперь можно автоматически формировать однослойную диэлектрическую пленку с нужным показателем отражения или пропускания лучей заданной частоты, поляризации и направления. Также появился ярлык для создания светопоглощающих покрытий на границах между различными средами. При формировании многослойной пленки путем добавления подузлов Thin Dielectric Film (Тонкая диэлектрическая пленка) на поверхность некоторые слои можно сделать периодическими, чтобы создавать сложные пленки из сотен слоев с помощью небольшого количества подузлов Thin Dielectric Film (Тонкая диэлектрическая пленка).

Благодаря улучшениям в работе с многослойными пленками пользователи теперь могут задавать количество слоев в распределенном брэгговском отражателе. По мере роста числа слоев показатель отражения в полосе затухания достигает 100%. Благодаря улучшениям в работе с многослойными пленками пользователи теперь могут задавать количество слоев в распределенном брэгговском отражателе. По мере роста числа слоев показатель отражения в полосе затухания достигает 100%.

Благодаря улучшениям в работе с многослойными пленками пользователи теперь могут задавать количество слоев в распределенном брэгговском отражателе. По мере роста числа слоев показатель отражения в полосе затухания достигает 100%.

Улучшенная поддержка характеристик материала, зависящих от частоты

В моделях геометрической оптики характеристики материала, зависящие от частоты или другого свойства луча, теперь можно напрямую задавать в окне настроек Material (Материал), а не в окне настроек Medium Properties (Свойства среды). Для этого все свойства луча нужно указать в новом операторе noenv(), который позволяет включать в выражения для областей количественные параметры, применимые только к лучам.

Теперь моделировать разложение полихроматического света в призме стало особенно легко (см. выше). Теперь моделировать разложение полихроматического света в призме стало особенно легко (см. выше).

Теперь моделировать разложение полихроматического света в призме стало особенно легко (см. выше).

Новая учебная модель: Прозрачный оптический волновод

Оптические волноводы служит для переноса световых лучей из одной точки в другую. В общем случае оптические волноводы делятся на две большие группы: трубки с отражающим покрытием и прозрачные твердые тела, удерживающие свет за счет полного внутреннего отражения. В данном примере свет передается через изогнутый оптический волнод с полным внутренним отражением. Исследуется влияние формы трубки на пропускание света.

Гомогенизация светодиодного источника посредством полного внутреннего отражения в изогнутом оптическом волноводе. Гомогенизация светодиодного источника посредством полного внутреннего отражения в изогнутом оптическом волноводе.

Гомогенизация светодиодного источника посредством полного внутреннего отражения в изогнутом оптическом волноводе.