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SigFit — 光-机-热耦合分析工具

概述

        美国Sigmadyne 企业的SigFit App是专业的光机热耦合分析工具,可以将有限元分析得到的光学面形等结果文件通过多项式拟合或者插值转化为光学工具的输入文件,并可实现主动控制的促动器布局优化、动态响应分析、光程差分析及应力双折射效应、设计优化等,广泛应用于光学系统设计、光存储、激光打印、激光通信和灯具设计等领域。

产品先容

•   基本功能

    ♦  将热分析与机械分析的温度、应力和变形量等通过泽尼克多项式拟合或点阵图插值,为光学分析App提供光学表面的变形信息和温度和应力引起的折射率变化信息,从而实现热、机械及光学的耦合分析。

    ♦  多项式拟合:将多种输入格式的数据拟合为多项式。多项式 类型包括标准和边缘Zernike 多项式、非球面多项式、X-Y 多项式等九种格式。拟合结果包括多项式系数、光学工具输入宏文件、拟合RMS 和PV 值等。

    ♦  表面变形插值:将光学测试的试验数据或有限元仿真的网格 数据插值为一个数组或者另一种网格结果,以用于仿真预测结果与光学测试结果的对比或描述Zernike 多项式无法准确描述的光学表面变形。

•  高级应用

    ♦  主动控制:分析光学面形RMS值随激励源数目的变化关系, 分析如何布置激励源使光学表面RMS 最小,为施加激励源的位置和大小提供参考。

    ♦  动态响应:基于固有频率结果、激励载荷和阻尼等,计算面 形由于谐波振动、随机振动和瞬态载荷引起的刚体位移、曲率变化和RMS 误差、传递函数变化以及各阶模态对RMS 的影响等。

    ♦  设计优化(仅MSC Nastran):将光学表面的Zernike系数、 面型RMS 值、PV 值等参数转变为Nastran 格式的方程,利用Nastran 的优化求解器对光学表面的面型、支撑结构、材料参数等进行优化,获得光学系统设计方案。

    ♦  光程差分析:根据有限元分析的镜面应力和温度结果、流体 App计算的镜面附近流体的密度以及这些参数对折射率的影响关系,计算为平均光程差、双折射等光学特性。

应用&案例

        Courtesy NASA Goddard Space Flight Center 在镜片设计中应用了SigFit 的优化功能。采用主动控制方式来改变镜面面型时,在基本设计中面型的RMS 最大达到225nm,通过在SigFit 中将RMS 值转换为Nastran 的方程,调用Nastran 的优化求解器对镜面支撑形状进行了优化,从而将面型RMS 的最大值降到了90nm 以下的许用范围内。

 

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