讯技光电Trigger
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- 讯技光电Trigger1月前发布了帖子光学设计中的光学加工链建模 摘要：本文描述了对给定的光学设计进行调控和仿真的策略，以及沿制造链应用的最佳光学制造技术集（OFT）。这样，就可以在光学设计阶段进行成本影响分析，从而优化设计，降**造成本和风险。
1. 简介
在现代光学系统中，随着技术的快速多样化和专业化，我们面临着在高度专业化的个人、过程和机器之间进行可靠通信的需要。从最初的想法到最终的光学系统，一般会涉及四个方面：从（a）想要将光用作工具的客户开始，然后是（b）将应用参数转化为光学系统布局的光学系统设计师，到（c）将光学系统的参数和公差转化为优化制造链的光学制造链设计师，最终将其移交给（d）生产制造。虽然光学设计软件工具可以很好地支持客户和光学系统设计师之间的交流，但光学系统设计师和光学制造链设计师之间的交流至今仍然完全基于人与人的交互。这种交互方式是光学系统制造过程中最后的主要障碍之一，因为它基于个人判断，不是确定性的，在很大程度上取决于人的经验和谈判。与所有设计和生产系统一样，大部分生产成本是在设计阶段确定的。特别是在光学制造中，设计参数对生产成本的影响是巨大的，因为有各种各样的制造技术可供选择。因此，在工业上，强烈需要能够通过调控光学制造链，以实现确定性、可预测性和优化的制造链布局、成本和交付时间。
2. 调控与仿真
光学制造链调控的问题在于，目前存在超过360多种已知的光学制造技术（OFT）和解决方案可供选择，这些技术和解决方案必须被编排成仅部分取决于光学系统设计者的透镜参数和公差的优化制造链：特别是，优化的光学制造链必须能应对以下技术“六足”的相互关联的挑战：（a）几何形状（例如形状、局部曲率半径、光学表面的中心及其外围圆柱体设计），（b）尺寸（直径和矢高从微米到米不等），（c）材料（从塑料到玻璃，再到半导体材料和晶体），（d）质量（如ISO10110标准所述的参数和公差，例如形状、半径、直径、中间空间）和（e）生产量（从原型到批量生产）。在最近的一个瑞士研究项目中，PanDao开发了第一个用于光学制造链调控的软件解决方案。为此，我们采用了一种最近开发的专门用于光学制造的新型分析和优化工具[1]，对加工和处理进行了严格区分。因此，尽管制造链还是由互相适当平衡的后续单个过程组成，但已经能够将制造链视为一个整体过程，从而产生新的见解和解决方案。因此，在加工层面进行了方法论分析，将OFT系统地、模块化地进行分解，将其分解为一个个部分功能，例如，通过将表面平滑过程划分为五个物理和化学子机制，仅：（a）脆性开裂，（b）延性流动，（c）化学反应，（d）热和（e）喷射。在这5种分类机制中，我们可以建立所有现有的平滑过程，从而更好地理解现有的约400种OFT，例如：进给抛光（=a c）、延展磨削（=B）、化学蚀刻（=c）、浮动抛光（= B c）、MRF（=B c）、离子束精加工（=e）、流体抛光（=b c）、激光抛光（=b d）、激光诱导背面蚀刻（=c d）和等离子抛光（=c d）。基于一种独特的、类似专家系统的算法，以及从数十年的学术和工业制造项目中获得的专业知识，PanDao考虑了所有已知的OFT，以最小的成本和风险为给定的透镜设计确定最佳的光学制造链。因此，PanDao能够在设计阶段优化光学设计，以实现生产率，最小成本和交付时间，并提供替代或支持光学系统设计师和光学制造链设计师之间的人机交互的可能性。图1显示了输入到PanDao软件中的非球面透镜数据，图2显示了PanDao分析的结果，其中包含了沿最佳制造链所需的OFT、制造成本以及第一批交付周期（收到订单后交付第一批所需的时间）的详细信息。此外，PanDao还提供了有关建立生产的风险相关的信息，例如，通过新的能力因素。能力取决于被分析镜头的“六足”的复杂性和准确性。它描述了在沿着这个特定的制造链运行过程中，机器、工具和操作员必须具备的所需能力水平。也就是说，它是应用该工艺所需的加工水平的衡量标准。在能力为100%的情况下，机器必须使用最先进的加工水平。如果将该透镜的“六足”更改为不太严格的要求（例如，最小凹曲率半径为80 mm，3/6（3），Sq 3 nm 的rms，5/0.064），则性能收益率为99.4596%，表明所使用的设备不必是最先进水平。PanDao可以提供的另一个风险参数是“链唯一性”，这是一个衡量在最佳制造链以上20%的商业公差带内存在多少制造链的指标：对于图1中给出的透镜，我们发现side0的“链唯一性”为2条链，side1的“链唯一性”为4条链。
图1.根据10110 ISO标准将透镜数据输入到PanDao软件工具
图2.PanDao的报告：每个镜头的总制造成本为63欧元，第一批交付周期为20.3天，产能为100%
- 讯技光电Trigger1月前发布了帖子PanDao：简化光学元件制造流程 从初始设计到最终量产，光学系统的制造链在目前的技术条件下，依旧是一个容易产生误解的领域。
这一观点由瑞士东部应用科技大学光子学系统制造部门负责人、欧洲光学学会工业咨询委员会主席奥利弗·费恩勒（Oliver Fähnle）向《Electro Optics》杂志阐述。
他指出，制造链的每个环节都需要高度专业化的知识，以至于不同环节间的沟通如同跨语言交流般困难。
费恩勒解释道："制造链始于终端用户对应用场景的描述。他们与光学系统设计师沟通，后者借助Zemax、Code V等专业软件，将光作为工具的应用需求转化为光学系统的具体架构。
系统设计师产出技术图纸并定义多项关键参数，包括所需镜片数量、系统尺寸、是否配置主动变焦机构、镜片几何构型、面形精度与表面粗糙度等要素。
接下来的关键步骤由光学制造设计师完成——将系统设计转化为可执行的制造流程链，包括粗加工、精加工、终加工、超精加工、组装等环节，这本质上是又一次跨领域的技术转译过程。
传递至生产部门的这些信息，将决定所需采用的制造链，并最终主导光学系统的产量、质量与生产成本。
促进光学系统制造链全流程的透彻理解，将释放该领域更深层次的创新潜能。
费恩勒进一步指出："生产部门同样拥有专属的术语体系。他们需要决策适配各制造环节的设备选型、工艺流程优化、技术人员技能矩阵构建、车间布局拓扑规划等关键维度——这实质上是制造链中的又一次技术转译过程。"
"当光学系统最终完成生产时，信息已经历了多轮转译传递，这导致关键参数的完整性受损，"他指出，"最终使光学系统制造的复杂度呈指数级上升。"
费恩勒强调："这不仅加剧了光学系统制造的挑战性，更因制造技术的多元化发展及制造链各环节的高度专业化，导致技术协同难度呈几何级数增长。"
"这导致制造链各环节人员间的理解壁垒日益加深，"费恩勒指出，"光学制造设计师试图与光学系统设计师沟通诉求时，双方的专用术语体系已形成认知鸿沟。一方可能在谈zeta电位、表面物理效应、谐振频率等微观参数，另一方则围绕MTF（调制传递函数）、成像分辨率、通光孔径、光阑位置等系统指标展开讨论。"
1. 通过调制进行优化
"因此，光学制造各环节急需建立更深层次的协同认知，"费恩勒指出，"这一问题正通过'制造链调制'技术体系得到系统性解决。
他解释道："在过去20年间，光学系统设计的每个独立环节都已通过软件实现数字化调制，但制造链环节的调制进程几乎停滞。这种失衡正引发行业日益加剧的焦虑。"
他补充道："若制造链各环节能实现深度协同认知，光学系统的全生命周期生成流程将实现全局最优解。"
费恩勒所指的"制造链调制"，其本质是将制造链各环节的物理机理、技术诀窍、工艺经验及多维视角封装为可互联互通的软件化模块。他透露，过去几年中，全球已有数十家企业沿光学制造链布局此类模块化系统，首个商业化应用案例可追溯至2020年。
"当软件能够模拟制造链调制后，软件将会生成一个所有相关方都能看到的决策报告，"他指出，"各环节参与者可对这一结果展开技术解析、方案讨论与参数协商，最终达成制造链最优解。"
"此类调制技术不仅能消解光学制造链各环节间的知识壁垒，更能系统性攻克国际协作中衍生的社会认知差异、心理阻抗与文化冲突等多维挑战。"
"光学系统制造往往呈现出全球化分布格局——终端用户可能位于美国，设计团队驻扎欧洲，而制造基地则分布在亚洲。这不仅意味着技术背景存在差异，更涉及文化认知鸿沟与语言交流障碍。尽管ISO10110等标准体系能提供部分解决方案，但无法从根本上消解这些系统性挑战。"
"人工智能技术正在对光学元件的制造优化流程进行深度革新，例如俄罗斯ITMO大学1和加拿大拉瓦尔大学2目前所做的研究。
"我们应尽可能地使用“制造链调制”这一技术，这样就不会把时间浪费在可以由软件完成的人际交流上，"费恩勒强调，"这样就可以将更多的资源用于技术创新与高风险技术探索当中。"
2. “制造链调制”的技术势能
"通过光学制造链调制技术，可在光学设计阶段就对透镜进行可制造性验证，精准预测量产成本并确定关键制造路径。由费恩勒联合创立的PanDao软件，正致力于实现从图纸到成品的制造链智能仿真。"
以制造一款用于成像的75mm直径矿物玻璃非球面弯月透镜（背面为球面）为例，PanDao软件测算显示，在10,000片批量生产条件下，单件成本为69欧元（图1）。系统推荐采用磁流变抛光技术加工非球面侧，使用数控抛光处理球面侧。
图1.75mm直径非球面弯月透镜的制造链调制流程示意图（图片来源：M.Tinner/ PanDao）
费恩勒坚信PanDao等软件具备与光学设计软件进行深度互联的技术潜力。然而，要实现全制造链调制的规模化效益仍需攻克多重挑战。费恩勒表示，目前商业生产链的排序和工作量规划也在进行构建中。
"下一阶段将聚焦于调制工艺系
- 讯技光电Trigger1月前发布了帖子PanDao：确定胶合成本（将透镜组装成双胶合透镜、三胶合透镜等） PanDao的胶合工艺涵盖两个光学表面的胶合，例如将透镜B（LB）精密胶合至透镜A（LA）表面：
当前，胶合工艺仅适用于球面与平面玻璃光学表面。请按以下步骤操作：
a) 将透镜A加载至PanDao软件
b) 选择需胶合的第二透镜（LB）的光学表面：通常为定义4/表面精度的镜面侧
c) 通过选择“供应商名称”（如N-BK7）或选择“定制材料”，选择透镜B的玻璃类型以输入其热膨胀系数：α：
d) 输入胶合光学组件将承受的温度范围（单位：开尔文/K）：
e) 输入胶合元件表面B相对于表面A的偏心量4/值（请从胶合元件技术图纸中获取该数值）
PanDao将展示其最优胶合技术及每个双合透镜的胶合成本
请注意，PanDao目前：
• 暂不提供直径超过150毫米的透镜胶合服务：若需更大直径透镜胶合工艺，请联系support@infotek.com.cn
• 仅支持玻璃与熔融石英材质的平面及球面光学元件胶合
请严格遵守以下精密操作规范，以实现最佳胶合效果并最小化胶层开裂风险
•待胶合表面须具备相同面形类型及形状精度。
• 需选择正向配合，确保两表面在允许范围内的形状偏差协调（参见两侧3/公差等级），形成向外侧单调递增的胶层间隙；
• 必须使用折射率相匹配的胶合剂，通常在UV开始胶合后需静置12小时（具体时长取决于胶合剂类型）；
• 胶层厚度应至少5微米，通常不超过10-20微米，以便获得最佳效果：为确保此厚度，可采用特定折射率微球；这些微球可随机分布在透镜截面或仅置于有效孔径外区域——后者优势在于最终中心研磨步骤中可被磨除。
• 胶量需足够形成外围胶珠作为储胶区，防止固化过程中胶层开裂及伴随的收缩现象。
在允许的形状偏差范围内（3/）的形状精度比率示意图及外围储胶珠设计
- 讯技光电Trigger1月前发布了文章
- 讯技光电Trigger2月前发布了帖子VirtualLab Fusion：3D系统可视化 快速物理光学建模和设计软件VirtualLab Fusion提供了特定的工具，可以生成与经典光线追迹相当的结果，以获得光学系统几何结构以及各个元件相对于彼此的位置的基本了解。在最新版本2023.1中，这些工具已经进行了全面改革，使它们更易于使用。我们还加入了新的功能，比如在光标周围显示放大镜，或者在文档边缘显示全尺寸标尺，自动跟踪鼠标光标的x和y位置。在下面的示例中，您可以找到对工具本身的深入描述和F-Theta透镜的应用示例。
VirtualLab Fusion提供的工具可以实现光学系统的3D可视化，因此可以用于检查元件的位置，以及快速了解系统内部的光传播情况。
利用VirtualLab Fusion中的扫描光源，通过测量不同扫描角度下焦点光斑位置和光斑大小的偏差，分析了F-Theta透镜的性能。
（图1：光学系统的3D-可视化；图2：F-Theta扫描透镜的性能评估）
- 讯技光电Trigger2月前发布了帖子天文光干涉仪 简介
天文光干涉仪能够实现恒星和星系的高角分辨率的测量。首次搭建的天文光干涉仪分别由菲索（1868）和迈克尔逊（1890）提出。迈克尔逊恒星干涉仪于1920年成功地测出参宿四的直径。现如今，恒星干涉仪可用于前沿研究，如外行星识别和恒星的超高分辨率（4豪弧秒）成像。在本文中，一种经典的迈克逊恒星干涉仪将会在FRED里面进行设计和分析。
恒星干涉仪设计
系统的几何结构如图1所示。干涉仪由四个反射镜、一对小孔、一个正透镜和一个探测仪组成。
图1.迈克尔逊恒星干涉仪的几何结构。反射镜M1和M2由可变的距离d分开。另一组反射镜使光线转向通过不透明掩膜上的一对小孔上。一个平凸透镜放置在掩膜的后面，相应的具有吸收的探测器平面放置在透镜的焦平面处。
考虑恒星的测量。恒星由一个多色光光源模拟，它在一个小的角度范围内照射干涉仪，这对应于它的角直径。正常入射在两个路径P1和P2之间没有光程差。然而，进入到干涉仪中光线的光程差会随着角度的增大而增大。探测器上生成的干涉图样的一些例子如图2所示。
图2.左：角度范围为1弧秒的恒星在探测器上的白光干涉图样，白光的中心波长为0.55um，半带宽为0.1um。干涉仪的小孔半径为1mm，反射镜距离为50mm。右：增加反射镜间距到100mm的干涉图样，此干涉图的能见度降低了。
全局变量的脚本
条纹可见度是光源角度范围、光谱含量、小孔半径和两个外反射镜（M1和M2）之间的距离d的函数。在实际中，改变反射镜间距可以获得预期的未知值：光源的角度范围。为了观察干涉图样上这些变量每个的影响，使用FRED内置的BASIC脚本环境，可以写入带有全局变量的嵌入式脚本。这些变量如图3所示。全局变量允许用户对脚本化FRED模型进行调整，而不需要直接编辑脚本本身。
图3.迈克尔逊恒星干涉仪的全局脚本变量
嵌入式脚本可以用于产生具有合适波长和角距的光源，来代表恒星对象。实现这个目的的一种方法是产生一对相干的平面波光源：一个光源就位于M1之前，另一个就位于M2之前。每个光源都有基于光源光谱的合适的波长和相对功率，并且在提供的角度直径内的任意方向传播。一旦所有的光源创建好，相干光线追迹就会执行。在探测器平面上的辐照度和彩色图会得到计算并显示出来。为了模拟迈克尔逊恒星干涉仪的运行，额外的循环可以添加到脚本中，它会在每一步扫描反射镜间距并计算条纹可见度。条纹可见度的第一个极小值会出现在d=λ0/(2θ)处，其中λ0是恒星（发光）的中心波长，θ是以度为单位的角距。
[1] “Astromomical Interferometer.” Wikipedia. September 16, 2015. Accessed December 15, 2015. https://en.*********.org/wiki/Astronomical_interferometer
[2] “Michelson Stellar Interferometer.” Wikipedia. June 15, 2014. Accessed December 15, 2015. https://en.*********.org/wiki/Michelson_stellar_interferometer.
[3] “Measurement of Stellar Diameters.” Brown, R. H. Annual Review of Astronomy and Astrophysics, vol. 6, p.13. 1968
- 讯技光电Trigger2月前发布了帖子VirtualLab：基于衍射的计量和表征技术 们有时会很快将衍射视为光学系统中有害影响的来源。正是由于衍射，我们在原则上无法获得无限小的斑点和完美的清晰图像。因此，需要时不时地提醒我们自己，衍射的基本原理可以对我们有利，例如，描述波前的形状，就像我们在本周的展示的两个例子一样。
在物理光学建模中，衍射的一致性可能是一个挑战，但快速物理光学软件VirtualLab Fusion为您提供了一种前沿的模拟技术，使任务更加高效和用户友好。
本用例展示了使用VirtualLab Fusion的场追迹技术对反射金字塔波前传感器进行建模的过程。针对不同类型的一阶像差计算得到的特征图案。
福柯刀口试验是一项著名的历史试验，用于确定给定凹面镜的特性。在这个用例中，我们为球面镜和抛物面镜的测试进行了建模。
（图1：反射式金字塔波前传感器的仿真；图2：傅科刀口检验的建模）
- 讯技光电Trigger2月前发布了帖子TechWiz LCD 1D应用：高延迟膜（彩虹mura仿真） Mura是什么？简单来说mura是指显示器亮度不均匀，造成各种痕迹的现象。Mura产生的主要原因就是视觉上对于感受到的光源有不同的频率响应而感受到颜色的差异。造成mura现象的原因有很多种，本案例使用TechWiz LCD 1D仿真一种彩虹纹，在常规四畴VA结构下加入高延迟膜后，模拟其彩虹mura的现象。
1. 建模任务
1.1堆栈结构
2. 建模过程
2.1创建材料
2.2创建堆栈结构
3. 查看结果
3.1色度图（各点代表不同θ和Φ角取值）
3.2基于高延迟膜下的彩虹mura仿真结果
（图1.1 、图2.1、图2.2、图3.1、图3.2）
