基于TracePro的三维微结构同位素光源仿真研究

为了进一步提高同位素光源的光输出和辐光转换效率,采用Tracepro对同位素光源的三维微结构进行了设计及光学仿真,得到了三维微结构的形状、排列数量等因素对发光层辐照度分布、光线轨迹的影响。结果表明,随着三维微结构阵列数的增加,相互之间影响先增强后逐渐减弱,辐照度逐渐趋向于饱和,说明三维纳米柱发光柱之间并不是简单的堆叠,而是起到相互增强的作用,从而提高了辐照度。在同位素光源的有限空间范围内,辐照均匀性近似呈现于正方形等高分布,且光强在整个光源空间范围的均匀对称分布。

TracePro在LED照明设计中的应用研究

利用TracePro软件对植物生长用荧光粉转换发光二极管(pc-LED)发光性能进行仿真。结果表明,荧光粉浓度对pc-LED发光效率、光的均匀度以及色度有着重要的影响。随着荧光粉浓度的增加,发光效率先增加后减小;而光照均匀度和色度的均匀性随着荧光粉浓度的增加而增加。该研究结果为后续高性能植物生长用pc-LED设计和优化提供参考。

采用TracePro进行中红外气体检测系统的光路结构设计

大多数气体分子在3-5μm的中红外区都有基本振动吸收谱带,采用中红外半导体光电子器件进行气体浓度的检测,具有灵敏度高、准确性好,稳定、可靠等优点。TracePro软件是一套普遍用于杂散光分析、照明系统分析以及光学系统分析的光线设计和仿真软件。采用TracePro软件设计了一个用于中红外气体检测系统的反射式双光程结构,并采用TracePro软件对光学设计进行了仿真与分析。通过TracePro的分析检查出设计中存在的缺陷与不足,对设计进行调整与修改,得到最优化的光学结构。

基于TracePro的空间目标光学散射特性建模与仿真

为给空间目标光学探测与识别提供数据支持,建立了基于TracePro的空间目标光学散射特性计算模型.以空间目标天基红外系统为例,综合考虑目标的结构特性、材料特性、背景特性及轨道特性,通过TracePro中建立几何模型、设定材质、设定光源、计算光线路径等环节,对目标光学散射特性进行仿真分析.结果表明,目标的光谱辐照度曲线与太阳一致.镜反射时,目标的等效光谱反射率曲线与砷化镓电池片一致,随着目标旋转,目标的等效光谱反射率曲线趋向于与包覆材料一致,而后保持不变.为空间目标光学散射特性研究思路提供了借鉴.

基于TracePro的AOTF中红外光谱仪的优化设计

利用TracePro光学软件对不同焦距的球面反射镜和抛物面反射镜的准直和聚光效果进行仿真计算,结果表明:焦距相同时,球面镜的聚光和准直效果比抛物镜好,但球面镜对光源位置精度要求更高;当光源尺寸为Φ3.5×6mm2时、抛物镜焦距为15mm,光源能量的利用率最高;对同一焦距的抛物镜,当抛物镜深度大于焦距时,深度改变对结果没有影响。利用仿真结果指导光源和准直系统的优化设计,新系统相对原系统光源功率降低75%,准直系统的尺寸缩小一半,实现AOTF中红外光谱仪的光学系统的优化设计。

基于TracePro的LED透反式准直器设计与仿真

利用几何光学原理设计了自由曲面的反光杯和菲涅耳透镜模型,小角度光线通过菲涅耳透射准直,大角度光线通过反光杯准直。使用Matlab软件计算出初始结构参数,利用三维建模工具软件进行曲面拟合并建立几何模型。将几何模型导入TracePro软件进行优化模拟照明。光源采用发光面积1 mm×1 mm的LED芯片,视角为160°。结论:透反式准直器极大提高了光能利用率,不考虑材料吸收等损耗,准直器传输效率约为90%;准直性能与预期相符,半光强角度小于3°。该设计结构紧凑,准直效果良好。

基于TracePro的光学仿真实验教学

阐述了将光学设计软件应用到实验教学中的意义与可行性。利用TracePro模拟设计了偏振光分离和转换的实验光路,可以通过变换光路中的条件和参数,获得各种偏振状态的光线。专业光学仿真设计软件的引入,为仿真实验教学开辟了新的途径,对于光学仿真实验教学的进一步研究具有参考价值。

基于Zemax和Tracepro软件光源聚光结构设计与研究

物理光学实验采用的白光光源不仅耗能很大,而且容易出现灯箱温度过高、因光强衰减无法实验等问题。该文设计了一种光源聚光结构,它是由球面反射镜与透镜组组成,可以有效地将光源发出的光线聚集到实验系统中。首先,在Zemax软件中建立和优化光学系统模型,兼顾成本与制造工艺确定光学参数;然后,在Tracepro软件中建立一个加载聚光结构的灯箱模型,通过模拟光源发光,得到观察面上的照度增强至3.5倍。这说明聚光结构能够有效地提升光源利用率,并使低功率光源代替高功率光源成为可能。

基于TracePro和DIALux的LED路灯综合照明系统仿真

将LED路灯的光谱测试曲线和光强分布曲线导入TracePro进行光谱拟合和配光拟合,拟合数据以IES文件保存,进而导入DIALux进行道路实景模拟,最终获得符合《城市道路照明设计标准(CJJ 45-2006)》要求的路灯间距、灯杆高度等参数的设计推荐值、照度和亮度的计算结果及道路3D效果图。相比专业机构的测试图,这样的数据结果更吸引客户选购该款LED路灯,具有很好的商业价值。

基于TracePro软件的光度学基本定律教学演示

光度学是研究由电磁辐射能所引起的人眼刺激大小的一门科学。在光电检测以及照明光学中,了解光源辐射光的光度学量在传输过程所遵循的规律是极其必要的。作为相关课程中的重难点,这部分内容的教学一直备受教师和学生的关注。Trace Pro软件基界面友好,易于实现光学系统的照度、光强分析,非常适合在教学中演示光度学的基本定律。首先列出光度学中三个基本定律的推导过程,然后详细探讨在Trace Pro软件中如何对这三个基本定律进行教学演示,以期让学生对较为复杂、抽象的光度学概念和定律产生直观的认识,理解得更加深刻。

TracePro在“光的偏振实验”中的应用

为提高光的偏振实验教学效果和教学质量,在教学中引入专业的光学设计软件--TracePro,利用该软件仿真了光的双折射过程和现象,以及偏振片的原理;建立光的偏振实验系统实体模型,完成光的偏振态判断实验;仿真光通过波片后的偏振态转换现象;验证马吕斯定律,并仿真了多层介质膜对光的分离和旋光现象.结果表明该方法可以提高教学效率,激发学生探索科学的主观能动性,仿真结论与理论推导和实际实验结果一致.

Tracepro在OLED微透镜设计中的应用

有机电致发光从最初进行的研究直到今天,在许多方面都有了很大的突破,但目前仍存在着一些困难,例如器件的寿命就是比较关键的问题。如果器件具有较高的发光效率,便可在出射光子数相同的情况下,减少电子数的注入,从而降低了器件的焦耳热,提高了器件的寿命,所以提高OLED的量子效率是解决器件寿命问题的关键所在。利用微透镜提高器件的外量子效率可以取得明显的效果。本文探讨了Tracepro在OLED微透镜设计中的应用。

基于TracePro软件的复合抛物面聚光器光学性能分析

建立了不同聚光比和截短比时复合抛物面聚光器的物理模型,采用光线追迹技术和蒙特-卡罗(Monte Carlo)法应用Tracepro软件对聚光器的光学性能进行了计算。结果表明6倍聚光时太阳能电池表面的平均照强度可以达到4 500 W/m2,而且主要集中在电池的中间部位,2倍聚光时太阳能电池表面的平均光照强度达到1 200 W/m2。截短CPC的反射面高度可以降低其成本,2倍聚光的CPC截短高度的三分之一后聚光性能没有明显的变化,是一种较好的选择。

基于Tracepro的周视瞄准系统虚拟仿真

为了提升工程光学中棱镜、透镜转像功能知识的教学质量,本文利用Tracepro光学设计软件,对周视瞄准光学系统进行建模,实现了等腰直角棱镜和道威棱镜联合转动下图像的追踪,对图像在光学系统中传递的各个位置进行了观察,所获得图像与理论结果一致.该虚拟仿真实验可以加深学生对棱镜、透镜转像功能及周视瞄准系统光学结构和工作原理的认识,提升课堂教学质量和效率,激发对光学系统设计研究的兴趣.光学虚拟仿真的广泛开展可以为丰富光学类课程线上线下教学提供有益的补充.

Tracepro在OLED器件模拟中的应用

有机电致发光从最初进行的研究直到今天,在许多方面都有了很大的突破,但目前仍存在着一些困难,例如器件的寿命就是比较关键的问题。如果器件具有较高的发光效率,便可在出射光子数相同的情况下,减少电子数的注入,从而降低器件的焦耳热,提高器件的寿命,所以研究OLED的光线传输机制来提高OLED的量子效率是解决器件寿命问题的热点所在。本文利用Tracepro对OLED器件进行光学仿真,并与理论值进行比较。

Tracepro在OLED立体显示设计中的应用

通过Tracepro光学软件对基于视差照明原理的立体显示系统进行建模,设定光栅常数及栅屏距离等参数,模拟显示器件的几何光路,来验证基于视差照明原理的立体显示器的可行性。实验显示奇、偶像素列图像被成功分离,与视差照明原理的预期结果相符。为裸眼立体显示器的设计及其立体视觉性能评价提供理论参考。

基于Tracepro的太赫兹探测阵列光学镜头设计

太赫兹探测成像技术是一种新兴的、极具发展前景的探测技术。为了满足太赫兹探测阵列的成像要求,设计了一种结构紧凑的折射型光学镜头,并采用Tracepro软件对该光学镜头轴上及离轴无穷远点在焦平面的成像情况进行了模拟仿真,优化了光学镜头结构参数。设计的光学镜头采用HRFZ-Si作透镜材料,并在透镜表面涂覆parylene抗反薄膜,其焦距为26.2 mm,视场角为16.3°,相对孔径为1.9∶1,分辨率为20 lp/mm。

基于Tracepro软件的LCD TV直下式背光源均匀性仿真

采用Tracepro软件模拟背光源不均匀现象时,模拟结果与人眼实际观察之间存在差异。分析了造成二者之间差异的原因,根据韦伯定律最小可觉差概念,提出了应用于判断液晶显示器背光源均匀性的公式。将该公式拟合得到的人眼实际观察图与Tracepro的模拟追迹图相对比,以二者吻合度判断Tracepro参数设置的正确性。该仿真方法将Tracepro软件模拟与人眼实际观察结合起来,可帮助设计者在开发阶段更好地对产品进行评估。

基于TracePro软件的组合反光镜设计与分析

为了提高光源的利用率以及提升光学系统的成像质量,该文设计了一种椭球、球面组合反光镜系统。利用TracePro光学软件建立了组合反光镜模型,并对其进行模拟仿真。仿真结果表明:与传统的椭球反光镜相比,光学组合反光镜能够较大程度地提高光源的利用率。同时还对氙灯光源与组合反光镜系统的应用进行了分析。

基于动态数据交换技术实现Tracepro的二次开发

利用动态数据交换通信技术对Tracepro软件进行了二次开发。提出通过使用动态数据交换通信协议中的连接、发送、请求等通用方法,实现二次开发软件传输脚本到Tracepro中仿真,以及调取仿真结果返回二次开发软件的功能。在软件中可以实现模型自动生成、参数自动配置、自动仿真、优化分析等功能,提高了设计效率。以设计LED杯型建模仿真软件的设计为例,在软件中实现了与Tracepro交互,完成了LED快速建模、设计及仿真。