ASAP Next Generation BRO ASAP Advanced System Analysis
ASAP Next Generation
BRO ASAP: Advanced System Analysis Program Fejlesztő: Breault Research Organization (BRO) 30+ éve folyamatosan fejlesztett szimulációs motor és környezet Legújabb verzió: ASAP Next. Gen V 1: SP 3
Tartalom 1. Az ASAP rendszer lehetőségei 2. Optikai szimuláció létrehozása 1. 2. 3. 4. Optikai rendszer felépítése Fényforrások létrehozása Sugárvezetés, szimuláció Lekérdezés, elemzés 3. Szimuláció típusok 1. 2. 3. 4. Inkoherens Koherens BPM Szekvenciális 4. Kiegészítő modulok
Az ASAP szimulációs módszerei I. Az ASAP rendszer tartalmazta eljárások: 1. Nem-szekvenciális sugárvezetés 2. Szekvenciális sugárvezetés 3. BPM (Beam Propagation Method)
Az ASAP szimulációs módszerei II. 1. Nem-szekvenciális sugárvezetés § A sugarak tetszőleges sorrendben és akár többször is interakcióba léphetnek egy felülettel § A sugarak szóródhatnak, új sugarakat hozva létre § Használható koherens rendszerek Gauss nyalábokkal történő modellezésére, hullámoptikai jelenségek közelítésésre • Az ASAP központi módszere • A nem-szekvenciális szimulációba beilleszthetők más típusú alrendszerek
Az ASAP szimulációs módszerei III. 2. Szekvenciális sugárvezetés § A sugarak meghatározott sorrendben, pontosan egyszer haladnak át minden felületen § Gyorsan számítható és optimalizálható, az eredmények könnyen kiértékelhetők • Az ASAP tartalmaz egy korlátozott képességű szekvenciális modult • A modul tartalmaz egy belső, a globálistól eltérő optimalizációs eljárást • Használható nem-szekvenciális rendszer részeként egy, a be- és kilépő pupilla közti leképezésként
Az ASAP szimulációs módszerei IV. 3. BPM (Beam Propagation Method) § Nem sugarakon, hanem egyenlő lépésközzel elhelyezett síkrácsokon alapul § Skaláris és félvektoros Helmholz-egyenleten alapul § Nem olyan pontos, mint az időtartományú végeselem szimulációk, viszont azoknál jelentősen gyorsabb • Az ASAP képes koherens szimulációk esetében optikai mezőket BPM segítségével propagálni egy geometrián keresztül ugyanabban a szimulációban • Csak az előre terjedő komponenseket szimulálja
Szimulációs környezetek Az ASAP Next. Gen nyújtotta lehetőségek szimulációk létrehozására: 1. ASAP Script szöveges, programszerű szimulációszerkesztés 2. Alternatív script nyelvek JS, VB, C#, Python alapú környezetek, gyengén dokumentáltak 3. Workflow Manager lista/táblázat alapú segédeszköz scriptek létrehozásához 4. Optics Manager fejlesztés alatt álló, CAD-szerű GUI, jelenleg korlátozott, de folyamatosan bővülő funkcionalitással (scriptet hoz létre és futtat szimulációkor, szerkeszthető script generálható belőle)
Szimuláció létrehozása A fejlesztők által kijelölt munkamenet egyszerű szimulácók létrehozására: 1. Optikai rendszer felépítése 3. Sugárvezetés, szimuláció 2. Fényforrások definiálása 4. Lekérdezés, elemzés
Optikai rendszer felépítése 1. Változók 2. Geometriák optikai elemek, ernyők 3. Anyagok, bevonatok, speciális tulajdonságok szimulációs modellek, katalógus elemek 4. Szekvenciális rendszer létrehozás, optimalizáció, konvertálás nem-szekvenciális rendszerré
Változók § Az ASAP környezetben alkalmazható változók kizárólag double típusú számok. § A rendszer tartalmaz 286 előre definiált változót (angol ABC betűi, továbbá ezek kiegészítése egy számjeggyel) § További 1500 egyénileg definiált változó használható egy szimulációban § Egy változó neve legfeljebb 32, kijelzett ASCII karaktert tartalmazhat, kivéve kis betűket és a programszintaktika speciális karaktereit • Az Optics Manager környezetben változók a Variables menü táblázatában definiálhatóak • Script környezetben a programkód bármely szakaszában létrehozhatók változók • A változók értékére azokat () között közölve lehet hivatkozni
Geometriák létrehozása I. § Az Optics Manager környezetben geometriák a Geometry menüpont alatt hozhatók létre a megfelelő geometria típus listából történő kiválasztásával, és adatlapjának kitöltésével. § Script környezetben geometria a fájl bármely pontján definiálható a SURFACES (alternatívan FUNCTIONS), EDGES, vagy LENS parancsok segítségével, majd egy szinttel beljebb a geometriai komponensek megadásával. • Három elemkategória: 1. Felületek (SURFACES) 2. Görbék (EDGES) – Forgatással, extrudálással, stb. felületté alakíthatóak 3. Szekvenciális rendszerek (LENSES, nem hozható létre Optics Managerben) • Katalógus lencsék: Előre definiált, esetenként anyaggal és felületi minőséggel is ellátott lencsék is beszúrhatóak a rendszerbe, továbbá a felhasználó által létrehozott elemek menthatőek a katalógusba.
Geometriák létrehozása II. § Az Optics Manager környezetben a geometriai elem átnevezhető az adatlapját újranyitva. § Script-ben alapesetben nem kerül elnevezésre, később vagy sorszám szerint azonosítható, vagy hozzárendelhető közvetlen létrehozását követően egy objektumhoz az OBJECT 'NÉV' utasítással. § A geometriák az egyszerűbb elérés céljából ágakba rendezhetőek (nem azonos a csoportokkal): • Optics Manager-ben a Geometria fül alatt jobb egérgomb után beilleszthetők Branch-ek. • Script-ben a BRANCH NÉV utasítást használva minden ezt követő elem az adott ágba kerül, a BRANCH ^ kilépő parancsig. • Egy ág tartalmazhat további ágakat is, az elemekre való hivatkozás az ÁGNÉV. NÉV szintaktikával történik. • Egy ág összes eleme az ÁGNÉV. ? utasítással egyszerre hivatkozható.
Geometriák létrehozása III. § Geometriák másolhatóak a Single Instance módosító, illetve annak Script megfelelője, a REPEAT művelet segítségével. Ez egy új geometriát hoz létre, ami a kijelölt korábbi elemmel megegyezik. § A Convert to Array / ARRAY módosítóval pedig egy tömb hozható létre a megadott rácson, aminek minden eleme az eredeti elem egy másolata. § Egy felület görbe menti többszörösítésére alkalmazható a MULTIPLE parancs, ami egy, az ARRAY-től eltérő matematikai modellt használ. Ez a funkció az Optics Manager-ből nem érhető el. • Módosítók csoportosan hozzárendelhetők objektumokhoz, ha azok a GROUP parancs után felsorovla, együttesen lettek kijelölve. Optics Manager-ben ágakhoz lehet módosítókat rendelni, amik alapján a program automatikusan végzi a csoportosítást.
Geometriák létrehozása IV. § A geometriák eltolhatók és forgathatóak a megfelelő módosítókkal az abszolút koordinátarendszerben, vagy relatívan a létrehozásuk helyéhez képest (Orientation/Position, ROTATE/SHIFT). § Összetett geometriák létrehozásához az alapelemek módosítása szükséges, az ASAP rendszerben a geometriák egymással/egymáshoz kényszerezhetőek: • Optic Manager-ben az adott geometriához a Bounds módosítót rendelve egy táblázatban beállíthatók a korlátozó elemek és hatásuk. • Script-ben az elemet újra meg kell nyitni az OBJECT NÉV paranccsal, majd BOUNDS utasítás után kell felsorolni a korlátozó geometriák sorszámát (objektum név nem elfogadott), a kényszer típusát a sorszám előjele határozza meg. § Egyes objektumok rendelhető továbbá egy lokális doboz, ami a saját koordinátarendszerlben korlátozza a maximális kiterjedését (Local Coordinates módosító, vagy LOCAL parancs az elem szerkesztése során).
Geometriák létrehozása V. § Az ASAP alapcsomag a STEP és IGES geometriák importálását támogatja, továbbá kiegészítő modulok segítségével Catia és Solidworks modellek, illetve Zemax optikai rendszer modellek is betölthetőek. § Script környezetben a menüsor megfelelő ikonjával, Optics Managerben pedig az ottani importáló gombbal hívhatók elő az importálási beállítások. • Több importáló eljárás közül lehet választani, mivel azok nem minden esetben működnek hibátlanul. • Az importált geometria mindkét környezetben Script-fájllá alakul, Optics Manager-ben ez darabokra vágva kerül beillesztésre a megfelelő objektumnevek alá. • A rendszer képes egyes geometriákat és peremfeltételeiket felismerni, a maradékot pedig spline foltokként modellezi.
Anyagok, bevonatok I. A felületekhez hozzárendelhetők különféle tulajdonságok, amik meghatározzák, illetve módosítják a beeső sugarak viselkedését: 1. Anyagok: Minden felülethez hozzá kell rendelni a két anyagot, amit elválaszt. Sorrend nem számít, azt a program határozza meg (kivéve polarizáció és BPM). § Számos katalógus anyag érhető el mind Optics Manager, mind Script környezetben, a katalógus bővíthető egyszerű anyagmodellek definiálásával (Conrady, Herzberger, Schott, Sellmeier, illetve minta alapú) § Script környezetben létrehozhatóak összetett anyagmodellek: • Kettősen törő anyagok, kristályok • Gradiens törésmutatójú (GRIN) anyagok • Térfogati szóródást vagy elnyelést tartalamzó anyagok § Optics Manager környezetben az anyag módosítóként rendelhető hozzá minden felülethez a katalógusból.
Anyagok, bevonatok II. § Script környezetben az anyagokat először MEDIA parancs alatt kell definiálni. Speciális anyagmodellek esetén szükséges lehet ezt megelőzőleg egy MODEL definiálása. Katalógus elem betöltése ugyanilyen definíciót illeszt a Script-be. § A definíciót követően az adott felülethez az INTERFACE parancs egyik argumentumaként lehet az anyagokat hozzárendelni. § Míg az Optics Manager hozzárendel minden felülethez egy levegő-levegő átmenetet, ha ahhoz anyag nem de egyéb felületi tulajdonság hozzá lett rendelve. MEDIA 1. 64 'TOURMALINE_ORDINARY' 0. 98*1. 64 CRYSTAL 0. 7071 0 TOURMALINE_ORDINARY 'TOURMALINE_BIREF' RETURN MODELS VOLUME 0. 924 0. 0019`0. 0638 1 MEDIA 1. 333 SCATTER 1 'SEAWATER' RETURN
Anyagok, bevonatok III. 2. Bevonat modellek: § Optics Manager-ben a bevonatok az anyagokhoz hasonlóan katalógusból rendelhetőek a felületekhez. A katalógus továbbá kiegészíthető hullámhossz táblázat alapú, vagy anyagrétegekből kialakított modellekkel. § Script-ben a bevonatok a COATINGS MODELS / C. LAYERS / C. PROPERTIES parancsokkal hozhatóak létre. A modell alapú létrehozás nem érhető el Optics Manager-ben, a beesési szögtől függő hatású bevonatot definiál. § Hasonlóan az anyaghoz, Script-ekben előre kell definiálni, majd az INTERFACE parancs első paramétereként rendelhető a felülethez, COAT előtaggal (PROPERTIES típusú bevonat helyben is megadható, megelőző definíció nélkül): • INTERFACE TRANSZMISSZIÓ REFLEXIÓ • INTERFACE COAT NÉV INTERFACE COAT BARE AIR SEAWATER
Anyagok, bevonatok IV. 3. Szóródási modellek: § Számos katalógus modell áll rendelkezésre Optics Manager és Script szimulációk számára egyaránt § Mindkét esetben korlátozható a vizsgált területe a szóródásnak energiatakarékossági célból § Lehetőség van Montecarlo módszer, vagy sugárosztódás használatára § Optics Manager-ben csak izotróp modellek hozhatók létre § Script környezetben anizotróp, illetve térfogati modellek is alkalmazhatók § Külön modell rendelhető az átengedett és a visszavert sugarakhoz § Script környezetben a szóródási modellt előre definiálni kell, a MODELS parancsszót követően, majd felületekhez a SCATTER MODEL utasítással rendelhető § Speciális modellek létrehozhatók Scrip-ben a ROUGHNESS és MICROSTRUCTURE utasításokkal
Anyagok, bevonatok V. 4. Polarizációs bevonat § Az INTERFACE POLARIZATION parancs segítségével hozzárendelhető egy választott polarizációs modell a felülethez § A felület két anyagát megfelelő sorrendben kell megadni, az első a beeső oldal INTERFACE POLARIZATION. . . ANYAG 1 ANYAG 2 5. Diffrakciós/holografikus felület § Az INTERFACE DIFFRACT paranncsal rendelhetők metsző objektumok a felülethez, a metszetben rácsvonalakat képezve § A metsző felületeket a MULTIPLE parancs segítségével célszerű létrehozni § A program nem számítja a maximumok hatásfokait, azokat manuálisan kell megadni § Egy hordozófelületre több DIFFRACT parancs használható, holografikus rendszerek modellezésére
Szekvenciális rendszer I. Szekvenciális rendszer felépítése: § Szekvenciális rendszerek létrehozására a LENSES parancsot követően van lehetőség, különféle felülettípusok vagy paraméteres rendszer(elem)ek formájában § Az ABERRATIONS paranncsal kitűzhetők peremfeltételek a vizsgáló sugarakra, amik alapján az ASAP meghatározza az egyes felületek átmérőjét, valamint kiszámítja a rendszer paramétereit § A VARIABLES parancs segítségével kijelölhetők a módosítható változók és a határértékeik a belső optimalizáló számára § A MINIMIZE parancs segítségével pedig optimalizálható a rendszer a megadott beállítások és leállási feltételek szerint, legkisebb RMS foltméretre, majd a kapott eredmények felülírják a kiindulót, és újra meghatározásra kerülnek az átmérők és egyéb paraméterek
Szekvenciális rendszer II. § A szekvenciális rendszert objektumhoz rendelve (elnevezve) az használhatóvá válik nem-szekvenciális rendszer komponenseként. Kizárólag előre haladó sugarakat képes viszont leképezni, valamint fény csak a belépő pupillán át léphet be, és csak a kilépő pupillán át léphet ki a rendszerből. § Az EXPLODE parancs segítségével a rendszer konvertálható nemszekvenciális komponensekre § Az IMAGE módosító leképez egy pontot vagy élt a szekvenciális rendszeren át
Fényforrások definiálása 1. Fényforrás beállítások sugárgenerálás előtti beállítások 2. Sugarak létrehozása fényforrás szerkezetek 3. Katalógus fényforrások geometriák, sugárfájlok 4. Fényforrások elemzése a kezdő sugárhalmaz adatainak lekérdezése
Fényforrás beállítások I. A sugarak létrehozása előtt az alábbi paraméterek beállítása szükséges: 1. A fényforrást körülvévő anyag: § Optics Manager környezetben a System Settings ablakban, Ambient Medium fül alatt állítható a kiinduló anyag § Script környezetben a sugarak létrehozása előtt az IMMERSE parancs használata szükséges 2. Hullámhossz: § Optics Manager-ben a System Settings ablak Wavelength and Power füle alatt állítható be a generálható sugarak hullámhossza § Script környezetben a WAVELENGTH parancsa alkalmazása szükséges (2. 5) Polarizáció: § A sugaraknak megadható az induló polarizációja (csak lineáris), viszont erre csak Script-ben van lehetőség a POLARIZ paranccsal
Fényforrás beállítások II. 3. Sugármodell beállítása § Az ASAP rendszer alapvetően két módban képes működni: • Incoherent Geometric • Coherent Diffract § Bár mindegyik mód két komponensből áll (két szó Script-ben, két beállítás Optics Manager-ben), nincs kevert üzemmód, a kettő csak együtt állítható § Optics Manager-ben a System Settings, Coherence füle alatt találhaót a beállítás, míg Script-ben a BEAMS KOHERENCIA TÍPUS parancs szükséges § Koherens rendszerek esetében az ASAP Gauss-nyalábokat használ, amiknek további paraméterei határozhatóak meg a System Settings, Coherence paneljén, vagy a WIDTHS és PARABASALS parancsok segítségével
Fényforrás beállítások III. § Geometriai sugarak: • Egyetlen, a geometriai optika törvényei szerint haladó sugár keletkezik minden meghatározott pontban • Csak inkoherensen (fázist figyelmen kívül hagyva) összegezhetőek § Gauss-nyalábok: • Pontszerű sugárkeresztmetszet helyett kiterjedt nyalábok, amiket több geometriai sugár ír le (derék- és széttartó sugarak) • Egy nyaláb energiája a keresztmetszeten normális eloszlású, vamint a rendszer a fázisát követi, így a Gauss-nyalábok koherensen összegezhetőek • Csak rács fényforrások esetében célszerű használni (bár nem kötelező), mivel a nyaláb átmérőjét a rács sűrűségének függvényében a WIDTHS parancs határozza meg az átfedés szerint
Sugarak létrehozása I. Az ASAP rendszer számos lehetőséget kínál sugarak létrehozására: 1. A GRID parancs (illetve Optics Manager-ben a Grid Source) segítségével megadott energiaeloszlású rácsháló hozható létre, sugarakkal/nyalábokkal a rácspontokban 2. Az EMITTING parancs különféle verziói megadott geometria vagy adatfájl szerint hoznak létre sugárhalmazokat (Optics Manager-ben eltérés, hogy az EMITTING OBJECT nem fényforrásként, hanem geo 3. A RAYSET parancs a megadott koordinátákon sugarakat vagy nyalábokat hoz létre a paraméterek szerint
Sugarak létrehozása II. A fényforrásokhoz a geometriákhoz hasonlóan rendelhetők módosítók: 1. Használhatók az eltolási és forgatási parancsok, ugyanúgy, mint geometriák esetén. 2. A fényforrás ablakozható (APODIZE – Apodize) tetszőleges függvény szerint a megfelelő karakterisztika előállításához. 3. Továbbá a fényforrások polikromatikusakká alakíthatóak (POLYCHROMATIC – Multi-wavelength) szabványos vagy tetszőleges eloszlások szerint. Ekkor új sugárhalmazok jönnek létre meghatározott számú hullámhosszon a kijelölt tartományban.
Katalógus fényforrások Fényforrás továbbá betölthető az ASAP fényforrás katalógusából is: § Számos fényforrás, leginkább különféle LED-ek és autó fényszórók égői állnak rendelkezésre. § Beillesztéskor meg kell határozni a fényforrás energiáját, a generált sugarak számát, valamint a hullámhossz(oka)t. § A katalógus tartalmazza az adott fényforrás spektrális karakterisztikáját, annak mintavételezésével hoz létre sugárszetteket. Minden hullámhosszhoz a sugarak egy külön fájlba kerülnek, amik a beállítások nevével jönnek létre. § A szimulációba bekerül a fényforrás geometriája is, opcionális, hogy ezt a további sugárvezetések figyelembe vegyék-e.
Fényforrások elemzése § A fényforrásokként létrehozott sugarakra is értelmezettek ugyanazok a lekérdezések, amiket majd a kiértékelésekhez is használhatunk. Ehhez ki kell választani a vizsgált komponenst (RAYS – Select Rays, CONSIDER – Consider Objects), majd alkalmazni a megfelelő vizsgálatot. § Továbbá végezhetőek a sugarakra vonatkozó statisztikai lekérdezések is a megadott statisztika gombjának választásával Optics Manager-ben, vagy Script-ben a STATS parancs segítségével.
Sugárvezetés, szimuláció 1. Szimulációs beállítások szűrők, peremfeltételek, erőforrások, modellek 2. Sugárvezetés és ábrázolása teljes és szakaszos futtatás, megjelenítés
Szimulációs beállítások I. A szimuláció futását befolyásoló beállításokat az Optics Manager-ben a System Settings ablakban, Script-ben pedig azon belül bárhol, de célszerűen a kód elején lehet megadni. § Sugármemória: Míg Optics Manager-ben automatikusan állított, Script-ben manuálisan kell meghatározni a sugarakról tárolt információkat a célnak megfelelően az XMEMORY parancs segítségével: • MIN: Világítástechnikai szimulációhoz (polarizáció, útvonalhosszak és nyalábméreket kikapcsolva) • NORM: Inkoherens képalkotáshoz (nyaláb segédsugakar kikapcsolva) • FULL: Koherens képalkotáshoz (teljes sugármemória használt)
Szimulációs beállítások II. § Fresnel-együttható: Optics Manager-ben négy, Script-ben hat opció választható a Fresnelegyüttható modellezésére • AVE – Averaged : A polarizációs irányok átlaga • BOTH – Complete: S és P polarizáció külön számolt • OFF – Normal incidence approximation: Beesési szög független • TIR – TIR: Beesési szög független, kivéve a teljes visszaverődést • S / P: Csak az adott polarizáció együtthatójának használata. § Mértékegységek: A szimulációhoz megadható távolság és energia mértékegység, az eredményeit viszont csak az előbbi befolyásolja, az utóbbi csak a lekérdezések feliratai határozza meg. Script-ben az UNITS TÁVOLSÁG 'ENERGIA' paranccsal adható meg, fontos, hogy az energia mértékegysége szöveges mező, bármi beleírható.
Szimulációs beállítások III. § Sugárvezetési beállítások: • Leállítási feltételek (HALT, CUTOFF): kijelölthetők tiltott terjedési irányok, amerre haladó sugarakat a rendszer azonnal megállít, valamint korlátozható a maximális interakciók száma egy elemmel és a minimális energia amivel egy sugár rendelkezhet. • Szóródási feltételek (SPLIT, LEVEL): megadható egy sugár hányszor osztódhat további sugarakra, valamint hogy számolja a rendszer a szóródást: § MONTECARLO: nincs osztódás, a lehetséges irányok közül az egyik halad csak tovább a teljes energiával. A választás a hatásfokokkal súlyozott véletlenszám alapján történik. § TRAN / REFL / NORM: meghatározza, melyik létrejövő komponenst számítja előbb a rendszer § OFF: ne osztódjon egyik sugár sem § ALL: minden osztódást engedélyez, amíg a keletkező sugarak a minimum energia felett vannak
Szimulációs beállítások IV. § Sugárvezetési beállítások folyt. : • Pontosság (ACCURACY): a számítások pontossága csökkentésével gyorsítható a szimuláció • Nyílhegyek (ARROWS): nyílhegyek megjelenítése a sugarakon • Kilépő sugarak (MISSED): a rendszert elhagyó sugarak megjelenítésének beállításai • Forrás (SEED): a Montecarlo módszer alapját képező véletlenszám függvény forrása
Sugárvezetés I. Míg az Optics Manager felületén egy önálló kategória (Trace) tartalmazza a sugárvezetés beállításait és vágrehajtását, addig Script környezetben erre a TRACE paranccsal van lehetőség (utóbbi jelentősen több lehetőséget kínál). § A TRACE parancs hívása automatikusan propagálja a sugarakat a paraméterei szerint. § Optics Manager-ben egy szimuláció csak egyetlen futtatást tartalmazhat, Script-ben hasonló jellegű megkötés nincs. § A sugarak egy részhalmaza kijelölhető a propagáláshoz, nem szükséges az összes egyidejű vizsgálata
Sugárvezetés II. § Megjelenítés: • A 2 D-s megjelenítést a Plot Rays – PLOT opciókkal hívhatjuk meg • Optics Manager-ben táblázatban, míg Script-ben a WINDOW paranccsal adható meg a vetítés ablaka • Lehetőség van a geometriák megjelenítésére is profilként vagy felületként (Profiles – PROFILES, Facets PLOT FACETS) • Több ábra egymásrahelyezésére Script-ben az OVERLAY opció használata szükséges • Az eredmény megjeleníthető 3 D-ben is a Display in 3 D viewer opció, vagy a $VIEW makró használatával • Megadható, hogy csak minden N-edik sugár legyen látható • Minden N-edik sugárnak kiírathatók pozíció- és irányadatai a List: Position / Direction – LIST, DIR beállítások segítségével.
Sugárvezetés III. § Léptetett futtatás: Script környezetben a TRACE STEP módosítóval lehetséges a sugarakat csak az N-edik következő optikai elemig propagálni, ahonnan köztes vizsgálatokat követően a futtatás folytatható. § Korábbi sugarak megőrzése: Új fényforrás definíciójakor a korábban futtatott sugarak törlődnek, kivéve, ha azok a KEEP opció mellett futottak.
Lekérdezés, elemzés 1. 2. 3. 4. 5. Statisztikák Inkoherens monokróm lekérdezések Színes lekérdezések Koherens lekérdezések Egyéb vizsgálatok polarizáció, térfogati vizsgálat, konformális radiometria 6. Eredmények feldolgozása szűrés, transzformáció 7. Megjelenítés
Statisztikák A sugárvezetést követően (újra) lekérdezhetőek a létrejött sugárutakra vonatkozó statisztikák Script-ben a STAT parancs, Optics Manager-ben pedig a számos statisztika opció egyikének alkalmazásával: • Energia (Summary – SOURCES) • Pozíció (Position – POSITION) • Irány (Direction – DIRECTION) A vizsgálni kívánt sugarak a Select Rays – RAYS, illetve a Consider Objects – CONSIDER műveletekkel választhatóak ki.
Inkoherens monokróm lekérdezések I. A legegyszerűbb végezhető mérések a sugarakat inkoherensen összegzik, a hullámhossz figyelembevétele nélkül. Az Optics Manager ezeket a méréseket a Radiometric kategóriába sorolja, ez viszont a hullámhossz függetlenségre vonatkozik, a mértékegység a számítások természetéből adódóan, tetszőlegesen lehet Lumen vagy Watt. Míg Optics Manager-ben négy méréstípus érhető el, azok valójában csak két Script parancsra épülnek: § SPOTS § RADIANT
Inkoherens monokróm lekérdezések II. 1. SPOTS: A kijelölt ablakban inkoherensen összegzi a sugarakat. Az ablak kijelölésére Optics Manager-ben a vizsgálat definiálásakor, Scriptben pedig mérés előtt, a WINDOW és PIXELS parancsok alkalmazásával van lehetőség. Optics Manager-ben csak az XYZ irányokra merőleges ablakok értelmezettek, míg Script-ben lehetőség van lokális koordináták alkalmazására (AXIS parancs). § Típusai: • POSITION: Minden pixelben az oda eső sugarak merőleges vetületének összenergiája esik (Radiant Exitance). • DIRECTION: Minden pixel egy térszög tartománynak felel meg, értéke pedig az adott szögben érkező sugarak energiájának összege (Radiant Intensity (cosine)).
Inkoherens monokróm lekérdezések III. § Típusai (folyt. ): • Pc / Dc: Lekérdezések Gauss nyalábok komponens sugarainak vizsgálatára, ahol c az adott komponens azonosítója. § Egyéb opciók: • ATTRIBUTE: Kijelezhető vele, hogy az ablakot hol metszik az egyes sugarak. • NUMBER: Feltünteti a sugarak sorszámát • EVERY n: Csak minden N-edik sugarat rajzolja • ADD: új eloszlás létrehozása helyett a korábbihoz hozzáadja az eredményeket
Inkoherens monokróm lekérdezések IV. 2. RADIANT: A sugarakat azok iránya szerint összegzi, goniofotometriai eredményeket generálva. Nem feltétlen szükséges ablakbeállítás, viszont mindig meg kell adni egy gömbsüveget, amin belül az irányok vizsgáltak. § Típusai: • Alapbeállítás: a sugárhalmaz távoli goniofotometriai képét adja meghatározott gömbsüvegen (Radiant Intensity (angle)). • AREA: a goniofotometriai leképezés helyett a felületen hoz létre egy 4 dimenziós adathalmazt, ami pixelenként tartalmazza az arra eső fény irányfüggő eloszlását energia/térszög/terület (fénysűrűség) formátumban (Radiance).
Inkoherens monokróm lekérdezések V. § Típusai (folyt. ): • MAP: azonos az AREA típusú lekérdezéssel, viszont csak energia/térszög (fényerősség) értékeket produkál. § Koordinátarendszer: A mellékelt ábrán látható, hogy melyik tengelynek hol található az origója, illetve hogy melyik irány a hosszúság, és melyik a szélesség.
Színes lekérdezések I. Színes fény elemzésére más lekérdezések alkalmazása szükséges. Optics Manager ezeket az elemzéseket a Photometric/Colorimetric kategória alatt sorolja fel. Ezek mindegyike egyetlen Script parancsra (CHROMATICITY) vezethetők vissza. Ennek a parancsnak részegységeként van jelen az előbb is megfigyelhető két típus és azok altípusai. A függvény minden esetben kiszámítja a CIE tristimulus értékeket és színkoordinátákat. Ahhoz, hogy színelemzéseket lehessen végrehajtani, előtte létre kell hozni egy elemzési profilt a CIE parancs segítségével.
Színes lekérdezések II. § Típusai: • INTENSITY: a SPOTS DIRECTION-nak megfelelő vizsgálat • IRRADIANCE: a SPOTS POSITION-nak megfelelő vizsgálat • RADIANT: a RADIANT-nak megfelelő vizsgálat • RADIANCE: a RADIANT AREA-nak megfelelő vizsgálat Ezek mindegyike tristimulus és színkoordinátaértékeket határoz meg különféle koordinátarendszerekben és leképezésekkel. § Beállítások: • SOM: szabványos megfigyelői modell az analízishez • Normalizációs beállítások
Koherens lekérdezések I. A koherens szimulációkban bár alkalmazhatóak az inkoherens lekérdezési metódusok, de azok eredménye legfeljebb a modell ellenőrzésére alkalmas, a nyalábok energiáját a rendszer nem tudja megfelelően összegezni. Az Optics Manager csak egyetlen vizsgálatot (Irradiance (Coherent) – SPREAD) kínál fel koherens rendszerek elemzésére. Script-ben további lehetőségeket kínál a FIELD parancs és annak változatai (FIELDSUM, FIELDBPM).
Koherens lekérdezések II. 1. SPREAD: Kiszámítja az adott ablakban a nyalábok összegét, a beállításoknak megfelelően. § Típusai: • DIRECTION: a SPOTS DIRECTION-nak megfelelő vizsgálat, a nyalábokat inkoherensen adja össze • POSITION: a SPOTS POSITION-nak megfelelő vizsgálat, szintén inkoherensen összegzi a nyalábokat • APPROX: közelítő koherens összegzés (a POSITION-nal azonos koordinátarendszer) • NORMAL: egzakt koherens összegzés, azonos jellegű az APPROX-al, de magasabb pontosságú, cserébe jelentős a számításigénye
Koherens lekérdezések III. 2. FIELD: Koherens szimulációk Script-es elvégzésének legfontosabb eszköze, viszont Optics Manager környezetben nem érhető el, képes Gaussnyalábok összegzésére, valamint BPM szimulációka irányítására. Alapvetően három paraméterezési formája van, amik teljesen eltérő funkciót valósítanak meg, viszont az átláthatóság kedvéért mindegyikhez tartozik saját parancs is: § FIELDSUM § FIELDBPM
Koherens lekérdezések IV. § FIELD (első paraméterezés): Az vizsgált ablakban kiszámítja a Gauss-nyalábok alapján a pontos komplex eloszlási mezőt. Egy kiválasztott értékből kirajzolható eloszlást csinál, de a teljes komplex mezőt is eltárolja későbbi feldolgozásra. Beállításai: • Komponens: A megjelenített értéket mindig meg kell adni, ennek megjelenítésére egyszerű lehetőség kívánkozik, de az eloszlásból a többi eredmény is kiolvasható később. • ADD: Hozzáadja az új eloszlást az előzőhöz • MULTIPLY: A korábbi eloszlást megszorozza az újjal • COUPLE: Kiszámítja a korábbi eloszlásból, vagy egy paraméteresen megadott üvegszál eloszlásból az új eloszlásba való átcsatolás hatásfokát.
Koherens lekérdezések V. Beállításai (folyt. ): • DELTA t: Az eloszlást úgy számolja ki, hogy a nyalábok fázisát t idővel eltolja. Ha FRESNEL BOTH beállítás használt, a parancs létrehoz egy polarizációs ábrát is. • CONTOUR: Létrehoz egy kontúrvonalas ábrát a beállítások szerint • PROPAGATE d: Kiszámítja az eloszlás d távolsággal előrehaladott állapotát Fourier transzformáció alapján, feltételezve, hogy a közeg a teljes távon homogén.
Koherens lekérdezések VI. § FIELDSUM (FIELD második paraméterezés): Ez a parancs rendkívül hasonlít a FIELD első paraméterezéséhez, képes ugynazon beállításokra, viszont nem csak egy ablakban, hanem egyenes mentén, akár több síkban is képes lekérdezéseket végezni. A kiválasztott eredmény egy 3 D eloszlásba kerül, de a teljes mezőnek a program csak az utolsó síknál vett állapotát tárolja. Beállításai: • Minden FIELD beállítás. • Rétegszám: hány egyenközű síkon végezze el a rendszer a vizsgálatot. • Mélység: a kezdő és befelyező mélysége a vizsgálatnak. • Tetszőleges ablak: a WINDOW parancs csak X/Y/Z irányú ablakok létrehozására képes, viszont a FIELDSUM parancson belül definiálható tetszőleges irányú vizsgálati ablak.
Koherens lekérdezések VII. § FIELDBPM (FIELD harmadik paraméterezés): Rendkívül speciális parancs, ami nem csak lekérdezést valósít meg, hanem lefuttatja magát a BPM szimulációt is. Lényegében a harmadik szimulációs típus egyetlen parancsba tömörítve. A mezőt a kijelölt területen végeselem szerűen tolja előre egy, a Helmholz-egyenleten alapuló, időfüggetlen összefüggésrendszerint. Hasonlóan a FIELDSUM parancshoz, egy kijelölt tartományon használható, köztes síkokat is lekérdezve, valamint bármely FIELD beállítás alkalmazható rá. Beállításai: • FIELD beállítások • Mélység és ablak beállítások • BC: peremfeltételek az szimulációs ablak széleire
Egyéb vizsgálatok I. Az ASAP rendszer tartalmaz több, a korábbi kategóriákba nem besorolható vizsgálatot. Ezek mindegyike kizárólag a Scipt környezetben érhető el: § Felületgeometria elemzése (MAP) § Inkoherens polarizáció (PLOT POLARIZATION) § Teljes mező aberráció (FFAD) § Geometriai hullámfront (OPDMAP) § Egység térfogatra jutó fényáram (VOXELS) § Felületillesztett ernyők (BIN – Conformal Radiometry)
Egyéb vizsgálatok II. § MAP: Lekérdezi a kijelölt felület mélységi térképét (DEPTH) és annak irányt szerinti deriváltjait (SLOPES) az aktuális vizsgálati ablakban. Az eredményeket egyetlen eloszlásfájlban tárolja. § PLOT POLARIZATION: Bár a PLOT parancsok általában csak megjelenítési célt szolgálnak, az ASAP nem kínál más lehetőséget inkoherens sugarak polarizációjának lekérdezésére (a sugarak táblázatos adatain felül), így tekinthetjük ezt vizsgálatnak, nem csak megjelenítésnek. A lekérdezés megjeleníti a kijelölt ablakban a sugarak polarizációs ellipsziseit (vagy komponensenként azok egyeneseit, ha fázisinformáció nem áll rendelkezésre).
Egyéb vizsgálatok III. § FFAD: Kiszámítja és megjeleníti a legjobban fókuszált (Root Mean Square – négyzetes közép) foltméreteket, illetve mintázatokat. Csak megfelelően létrehozott rácsos fényforrás, és felületek között lépésenként futtatott sugárvezetés (SEARCH SEQUENTIAL) esetében működőképes. Számos paraméteres információt is meghatároz (pl. : fókuszfelület helye és alakja). § OPDMAP: Kiszámítja geometriai sugarak alkotta hullámfrontot az aktuális ablakban vagy diszkrét pontokban, vagy interpolációval a teljes felületen. Ha meg van adva a hullámhossz, az interpoláció komplex eloszlásfájlt hoz létre. Nem használható fókuszban vagy kausztikában.
Egyéb vizsgálatok IV. § VOXELS: Inkoherens vizsgálat, viszont ernyő helyett egy térfogat voxeleiben összegzi az azon áthaladó sugarakat. Vagy a kijelölt ablakot és mélységkoordináta párt, vagy XYZ koordináta rendszerben értelmezett határértékeket használ a vizsgált téglatest kijelölésére. Beállításai: • FLUENCE: összegzi a voxeleken áthaladó fényáramot, minden irányt azonos súllyal figyelembe véve. • ABSORB: az áthaladó helyett az adott voxelben elnyelt fényáramot összegzi, térfogatban elnyelő anyagok esetében. A létrejövő eloszlásfájl alkalmazható fluoreszencia modelezésére. • Koordinátairány: csak a kijelölt irányba haladó sugarakat összegzi, minden mást figyelmen kívül hagy.
Egyéb vizsgálatok V. § BIN (Conformal Radiometry): Egy teljesen független lekérdezési modul. A kijelölt felületeket háromszögekkel hálózza, és a szegmensek lokális koordináta rendszerében értelmezi a különféle vizsgálatokat. A 3 D megjelenítő megfelelő gombjával lehet átváltani az eszköztárára, ahol lekérdezések állíthatók be minden olyan felületre, ami a kódban a BIN paranccsal meg lett jelölve.
Eredmények feldolgozása Az ASAP rengeteg parancsot tartalmaz a létrejövő eloszlásfájlok módosítására. A legtöbb adatot a rendszer a BRO 009. DAT vagy BRO 029. DAT fájlokban tárolja (kivéve például a színanalízist). Előbbi a skalár, utóbbi a vektoros adatokat tárolja, viszont a skaláris adathalmaz is tartalmazhat térfogati eloszlást. Módosítani csak legfeljebb 2 D-s adathalmazokat lehet, erre a DISPLAY parancs segítségével, a megjelenítéssel párhuzamosan van lehetőség, az eredmény pedig a WRITE paranccsal tárolható el. Számos transzformáció végezhető el egy vagy több eloszlást alapul véve (aritmetika, szűrés, skálázás, maszkolás, Fouriertranszformáció, stb. )
Megjelenítés I. Optics Manager környezetben a geometria 3 D-s megjelenítése folyamatosan frissül (kikapcsolható), a sugárvezetés rajzolása és 3 D megjelenítése annak definíciójakor választható meg, a többi megjelenítés pedig a módosítók fölött, a megfelelő menüből választható. Scriptben az eloszlásfájlok mindegyike főként a DISPLAY paranccsal jeleníthető meg, de számos elem, mint a geometriák és a sugárvezetés 2 és 3 D-ben is megjeleníthetők különféle parancsok segítségével, továbbá a színelemzések eredményeinek megjelenítésére speciális parancsok is szükségesek.
Megjelenítés II. § DISPLAY: Az eloszlásfájlok megjelenítésére, módosítására és mentésére alkalmas. Fontos, hogy csak 2 D skalár eloszlást tud megjeleníteni: • 1 vagy 2 D-s skalár fájlt (BRO 009. DAT) probléma nélkül megnyit • 3 D-s skalár fájl (BRO 009. DAT) esetén a megnyitáskor ki kell választani annak egy síkját a Z tengely mentén, csak azt tölti be • Színelemzési fájlok (CIEXYZxy_konfiguráció. DIS) esetén azok megfelelő komponensére számmal (1 -10) hivatkozva lehet azt kiválasztani. • Komplex eloszlásfájlok (BRO 029. DAT) komponenseit azok megnevezésével lehet kiemelni. • Bitmap képek (kép. BMP) választott csatornája is megjeleníthető a RED/BLUE/GREEN specifikációval.
Megjelenítés III. A DISPLAY parancs alatt használható megjelenítések: • PICTURE – Picture: hamisszínes egycsatornás kép • • • CONTOUR – Contour: szintvonalas ábrázolás DIRECTIONAL – Directional: 1 D polárkoordinátarendszer ENCLOSED – Enclosed: négyzetesen bekerített energia GRAPH – Graph: választott 1 D sora egy 2 D eloszlásnak ISOMETRIC – Isometric: forgatható 3 D diagram RADIAL – Radial: forgásátlag, bekerített energia PLOT 3 D – Plot 3 D: nem forgatható 3 D diagram MESH – Mesh: a 3 D megjelenítőbe illeszti az eloszlást HISTORGAM- Histogram: hisztogram az eloszlásról TABLE: az eloszlás táblázatos reprezentációja DMAP: az eloszlás karakteres reprezentációja
Megjelenítés IV. § PLOT (PARAMÉTER): Leképezi 2 D-be az adott információt, valamint csatolja azokat a 3 D megjelenítő eloszlásához is. • Paraméterezetlen: ábrázolja az aktuális modellt (MODELS) • CURVES / EDGES / ENTITIES / FACETS / LENSES / MESHES / SURFACES: kirajzolja az adott geometriai elemeteket • LOCAL / LIMITS: kirajzolja a geometriai peremfeltételeket • RAYS: minden sugár irányába kirajzol egy vektort • BEAMS: kirajzolja a derékvonalait a nyaláboknak • POLARIZATION: kirajzolja a sugarak polarizációs ellipsziseit § TRACE. . . PLOT: Kirajzolja az aktuális futtatás sugárvezetését, opcionálisan az ábra valós időben frissül, miáltal a szimuláció haladása figyelemmel követhető. § PROFILES: Ábrázolja 2 D-be a geometria profilokat, hasonlóan a PLOT függvényekhez.
Megjelenítés V. § $VIEW / &VIEW (2 vagy 3 D eloszlásfájl): Ha nincs megadva eloszlásfájl, akkor kirajzolja a rendszer által tárolt rajz állományt a 3 D megjelenítőbe. Eloszlásfájlt megadva pedig azt jeleníti meg a 3 D ablakban. Ha a parancs $-al kezdődik, akkor új ablakot nyit meg, & esetén pedig hozzáadja az állományt a legutóbb meglévő ablakhoz. Ha az eloszlásfájl 2 D, akkor az a felvételének helyén jelenik meg, PICTURE formátumban. Ezzel szemben 3 D-s eloszlások esetén a megjelenítőben 6 metszeti téglalap jelenik meg, amiből 2 -2 egymással párhuzamos, és mindegyik normálisa az XYZ tengelyek egyike. A 6 téglalapból formálható az eloszlást befogó téglatest, viszont ezek a lapok a normálisuk mentén mozgathatóak a "8" és "9" billentyűkkel a Num. Pad-on. A téglalapokat mozgatva a rajtuk megjelenő metszete az eloszlásnak folyamatosan frissül.
Megjelenítés VI. § $GUI Calculate. CIE: Megjeleníti a színvizsgálathoz tartozó CIE diagramot, hamisszínes megjelenítő képet, valamint adattáblázatot. Legördülő menüből választható a vizsgált komponens. § $GUI Visual. Appearance: A hullámhosszok figyelembevételével összeállítja a vizsgált tartomány valóságosra hasonlító színes eloszlását. § RENDER: A rendszergeometriáról és a sugárvezetésről renderelt grafikát hoz létre.
Szimuláció típusok Az ASAP rendszer által használt szimulációk típusainak, azok működésének és felépítésének áttekintése: 1. Inkoherens: Az alapvető nem szekvenciális módszer, használható Script és Optics Manager környezetben egyaránt. 2. Koherens: Hullámjelenségek közelítésére szolgáló, sugárvezetés alapú szimuláció, használata Optics Managerben csak korlátozottan lehetséges. 3. BPM (Beam Propagation Method): Végeselem szerű szimuláció hullámjelenségek modellezésére, csak Script környezetben elérhető. 4. Szekvenciális: Korlátozott képességő szekvenciális szimulációs modul, kizárólag Script környezetben érhető el.
Inkoherens szimuláció I. Inkoherens szimulácók esetén a sugarak egyesenként hordoznak energia informácót, valamint a megfelelő beállítással (XMEMORY NORM) hordozzák a polarizációt, valamint a megtett út hosszát és paramétereit is. Inkoherens szimulációhoz a BEAMS INCOHERENT GEOMETRIC beállítás alkalmazása szükséges. Felépítése a tipikus ASAP szimulációs mintát követi.
Inkoherens szimuláció II. Korlátai: § Csak geometriai optikai jelenségek modellezésére alkalmas. § Polarizációs irányokat csak egymástól függetlenül modellez, nem lehetséges kör polarizáció szimulálása fázisinformáció hiányában. § Nehéz a vizsgált rendszer minősítő paramétereit előállítani az eredményekből (a szekvenciális rendszerekhez viszonyítva). Felhasználási területei: § Világítástechnikai szimulácók (XMEMORY MIN). § Képalkotó rendszerek vizsgálata (XMEMORY NORM), főleg reflexió, szóródás hatásának elemzése a képalkotásra. § Színes fény modellezése és vizsgálata (a koherens lekérdezések többsége nem alkalmazható színes fény esetén).
Koherens szimuláció I. A koherens szimuláció a geomeriai sugárvezetés eszközkészletét használja hullámjelenségek közelítésére. A sugarak mellett létrehoz segéd sugarakat, amik együtt Gaussnyalábokat formálnak, ezek normális energia eloszlásokat fejeznek ki, amikből előállítható mind a fényforrás, mind pedig az eredmény eloszlása. Használatához a BEAMS COHERENT DIFFRACT beállítás szükséges. A szimuláció metene az ASAP általános mintáját követi, viszont szükséges lehet a szimulációba korrekciókat illeszteni a módszer hibáinak ellensúlyozására.
Koherens szimuláció II. Korlátai: § A Gauss nyaláboknak nem nulla átmérője, valamint széttartása van. Túl nagy átmérő esetén nem képes a geometriát megfelelően modellezni, túl nagy széttartás esetén pedig a közelítés pontossága csökken, majd a módszer összeomlik. § Nem képes hullámhossz alatti (vagy ahhoz közeli) geometriák megfelelő mintavételezésére. Felhasználási területei: § Fraunhofer diffrakció hatásának vizsgálata (fókuszpontban vizsgált foltmintázat, távoli diffrakciós hatások). § Körpolarizáció modellezése (a polarizációs irányokat külön számítja, viszont rendelkezik fázisinformációval, minek köszönhetően azokat képes újraegyesíteni).
Koherens szimuláció III. Koherens szimuláció korrekciója (csak Script-ben): A kis átmérőjű Gauss-nyalábok hajlamosabbak a széttartásra, míg nagy átmérőjűek nem megfelelően mintavételeznek geometriákat. A fényforrás létrehozásakor tehát nincs feltétlen olyan beállítás, ami segítségével egyetlen átfutással véghezvihető a szimuláció. A DECOMPOSE művelet egy adott metszetben lekérdezett (FIELD parancs segítségével) komplex mezőt fel tud bontani újabb nyalábhalmazra: § POSITION: Az eloszlás ablakának minden pixelében egy, a lokális hullámfrontra merőleges nyalábot hoz létre. § DIRECTION: Az eloszlást Fourier transzformálja, az eredmények alapján pedig létrehoz az eloszlás középpontjában új, azonos szélességű nyalábokat, amik összege közelíti az eredeti eloszlást. Dekompozíciót követően újabb TRACE paranccsal folytatható a szimuláció.
Koherens szimuláció IV. Célszerű minden gyanús rendszerkomponens után ellenőrizni, hogy stablian közelítik-e a nyalábok az eloszlást. Ha az eloszlásban zajszerű tüskék, vagy indokolatlan lépcsők jelennek meg, akkor nem megfelelő a geometria mintavételezése. A nyalábok széttartását az ASAP folyamatosan figyeli, egy határérték fölött figyelmeztetéseket küld (nem garantált az eredmény hitelessége), majd egy másik fölött le is áll.
BPM (Beam Propagation Method) I. A BPM modul a koherens szimulációk kiegészítő eleme. Ugyanazt a komplex mező leírást és fájltípust használja, mint a Gauss-nyalábok, így a két módszer átjárható (bár BPM-ből Gauss-nyalábokra visszatérni csak megkötések mellett lehetséges. ) A FIELD(BPM) parancs segítségével definiálható, ami el is végzi a számításokat, nincs szükség a sugárvezetés futtatására. A módszer a Helmholz-egyenleten alapul, amivel időffügetlenül modellezi a mező terjedését. Ehhez a korábbi módszerekkel szemben nem sugarakat használ, hanem apró lépésközökkel számítja előre a mezőt síkonként, amik bármelyike lekérdezhető a szimuláció végeztével.
BPM (Beam Propagation Method) II. Korlátai: § Csak előre propagáló hullámok modellezésére képes, visszavert komponenseket nem modellez, nagy széttartás esetén pedig pontatlan. § A FRESNEL BOTH beállítást alkalmazva csak félvektoros mezőt hoz létre, amire nem alkalmazható a DECOMPOSE művelet. § Rednkívül erőforrásigényes és lassú, a vizsgálati ablaknak hullámhossz alatti felbontást kell biztosítania (túl nagy ablakra viszont szintén nem alkalmazható dekompozíció). § Peremfeltételeket igényel a működéshez, ami az ablak szélei felé a valóságtól eltérő eredményekhez vezet. Felhasználási területei: § Egymódusú optikai szálak és azok kapcsolóelemeinek modellezése. § Hullámoptikai jelenségek pontos modellezése.
BPM (Beam Propagation Method) III. Használat és beállítások: § A program minden cellában vizsgálja, hogy van-e benne anyagváltozás, ha egy cellába több átmenet is jut, csak az első lesz figyelembe véve, ami viszont szimulációs hibát eredményez. Ez feloldható, ha felületek definíciója során megadjuk azok sorrendiségét azokat sorrendben, vesszővel elválasztva leírva. § Az ACCURACY globális beállítás emelésével magasabb divergenciájú mezők is pontosan propagálhatóak, viszont jelentősen több időt igényel. § A BC paraméterrel a peremfeltétel típusa határozható meg (elnyelő, tükröző, periodikus, stb. )
Szekvenciális szimuláció I. A szekvenciális szimulációra méginkább úgy tekinthetünk, mint egy önálló, zárt modulra a rendszeren belül: § Szekvenciális rendszerek definíciójára a LENSES parancsot követően van lehetőség, hasonlóan a SURFACES-hez. Lehetséges a felületeket egyenként definiálni, vagy egyszerű mintarendszereket paraméterezni. Néhány példa: • SEQUENCE: optikai felületek definíciója egyesével • IDEAL, PERFECT: vékony-, valamint végtelenben tökéletes képalkotású lencse • SINGLET, DOUBLET: egyszerű lencsék • TELESCOPE: egy vagy két tükröt tartalmazó távcső rendszer
Szekvenciális szimuláció II. § Az apertúrák meghatározásához, valamint a rendszer aberrációinak meghatározására az ABERRATIONS függvény szolgál. A működéséhez szükséges a megfelelő peremfeltételek megadása az alábbiak közül: • • • U 0: marginális sugár meredekség UB 0: fő sugár meredekség H 0: marginális sugár magasság a belépő apertúránál H 1: marginális sugár magasság az első felületnél HB 1: fő sugár magasság az első felületnél TH 0: a belépő pupilla és az első felület távolsága KTH 0: apertúrarekeszkén szolgáló felület száma UF: marginális sugár meredeksége az utolsó felület után BKF: hátsó fókusztávolság THF: a paraxiális fókusz távolsága a fókuszfelülettől CVF: a fókuszfelület görbülete CCF: a fúkuszfelület kúpparamétere
Szekvenciális szimuláció III. Továbbá rendelkezésre állnak beállítások az aberrációk lekérdezésének módjára: • • • FB: vizsgált pontok a látószög törtrészében kifejezve KUF: képalkotás vizsgálata a kijelölt elemen KTHF: megoldás a fókuszfelület legjobb tengelypozíciójára KCVF: megoldás a fókuszfelület legjobb görbületére KCCF: megoldás a fókuszfelület legjobb kúpparaméterére Az ABERRATIONS parancs a rendszer addigi állapotát felülírja.
Szekvenciális szimuláció IV. § Az ABERRATIONS parancsot követően a beállításokon az ANALYZE parancs segítségével lehet változtatni.
- Slides: 81