元件的位置和方向

使用案例.0011(1.0)

 

關鍵詞：位置，方向，元件，組件，角，基本的，獨立的，輸入通道，輸出通道，輸出通道，坐標系統，原點，分離，傾斜，移動，偏移
 

1. 描述

 利用光路圖定義光源輻射、光學元件結構以及探測器。

 用戶定義光通過光學系統的路徑

 通過該案例，介紹了光路圖中光學元件如何確定位置和方向這個用戶案例解釋了，在光路圖（LPD）中光路元件的位置和方向怎么使用。
 

2. 光路圖與實驗室對比
 

 實驗室中的光學器件

— 光源

— 光學組件

— 探測器或光學效應探測器 

 光路圖中的元件：

— 輻射源模型(VirtualLab中稱為光源)

— 真實的光學組件

— 理想的光學組件

— 探測器

— 分析器

 實驗室中的組件不必通過光路圖的中的一個組件進行表達

 

3. 光路元件

 

 光路元件可以采用多個輸入和輸出通道。

 輸入與輸出通道定義的軸線應與光學系統的光軸一致。

 輸入通道應與來自不同方向/元件的入射光分布相一致。

 輸出通道應與傳播到不同方向/元件的出射光分布相一致(如反射和透射光)。

 

 通道的軸線可以預設或者根據元件的參數進行改變。

 每一個元件都可確定其相對于各通道軸線的方向。
 

4. 元件位置的定義

 

 一個元件的一個輸出通道的軸線應與另一個元件或探測器的一個輸入通道的軸線相連接。

 所有相連的元件及其對應的通道軸線共同定義了系統的光軸。

 光路中的元件都有絕對位置。

 絕對坐標系的原點由光源決定。

 光源在原點處，沒有傾角。

 對于元件的位置，可使用相對位置/角度或絕對位置/角度來定義。

 每個組件對每個通道定義了多個參考點。

 通過測量參考點間的距離可確定元件的相對位置。
 

5. 位置和方向確定規則

 遠離元件的方向距離都是正。

 元件的位置和方向可以在元件編輯對話框中直接編輯，也可在坐標斷點元件的幫助下實現。

 每種元件類型都有已定義的參考點可供選擇。(只有編程的元件可以選擇任意參考點)

 

6. 方向與位置的坐標系統

 一個連續元件的位置和方向可通過設置x,y,z的偏移量來確定，這個偏移量是入射通道坐標系的原點對于最后一個元件的輸出坐標系的關系。同樣，傾角也是與最后一個元件的輸出坐標系統有關。(可選擇不同的角度定義)

 

7. 輸出通道的方向

 反射通道對應入射光線的反射部分。透射輸出通道與透射光也是如此。

 但是，各通道坐標系統的Z軸方向與光線傳播的主方向之間沒有確定的關系。

 根據反射定律，在入射通道坐標系統的XY平面上，計算反射通道的方向。這樣做的目的是對多樣的反射光方向得到一個好的初步預測。

 對于標準系統，默認方向是合理的并確保很小的計算量。對于特殊情況，其他方向可能更有用，并且必須使用坐標斷點元件幫助定義。
 

8. 輸出通道的自動方向

 

9. 坐標斷點元件
 

 當然也可通過所謂坐標斷點元件的幫助來處理元件的位置和方向。軟件提供了ZEMAX系統的兼容性，并可以使用其坐標斷點功能。

 

 

10. 位置和方向設置

 接下來的幻燈片將通過一個球面透鏡組件的例子示范元件的位置和方向設置。

 對于理想組件和探測器，所有的設置是類似的。

 

 

光路視圖(定位)

球面角



 球面角是常用于光柵理論

笛卡爾角



 笛卡爾角是繞x軸和y軸旋轉的角度

方向角



 方向角通過方向余弦表征傾斜量

歐拉角


軸轉動任意方向


 任意順序繞坐標軸旋轉


 相對于元件基本位置引入一個附加的偏移量

11. 基本位置/方向與獨立位置/方向的對比：移動

 

12. 基本位置/方向與獨立位置/方向的對比：傾斜

 

13. 參考點的獨立傾斜

 

14. 獨立位置設置的順序
 

沿y方向移動并傾斜20°

 

15. 總結

 VirtualLab中可以對光學組件和探測器進行傾斜和偏移。

 可以使用基本位置和獨立位置。

 坐標斷點元件可以改變光軸的方向和位置。