SigFit—光-機-熱耦合分析工具

       美國Sigmadyne公司的SigFit軟件是光機熱耦合分析工具，可以將有限元分析得到的光學表面變形等結果文件通過多項式擬合或插值轉(zhuǎn)化為光學分析軟件的輸入文件，還可實現(xiàn)動態(tài)響應分析、光程差分析、設計優(yōu)化、主動控制/自適應控制光學系統(tǒng)的促動器布局及優(yōu)化等。 SigFit幫助用戶解決了不同學科間的數(shù)據(jù)傳遞難題，可很大程度上縮短研發(fā)周期，節(jié)省研發(fā)成本，有效提升光學設計仿真精度，提高光機產(chǎn)品的成像質(zhì)量與環(huán)境適應性。目前，SigFit已廣泛應用于成像光學鏡頭、光學傳感器、激光通信、顯微光刻等高精密光學產(chǎn)品的研發(fā)。

產(chǎn)品介紹

• 基本功能

       ? 面型擬合：將熱與機械分析得到的溫度、應力及面形變化等分析結果導入SigFit，通過多項式擬合或插值，轉(zhuǎn)換為光學分析軟件可以讀取的格式，直接在光學分析軟件中考慮系統(tǒng)受到外界熱、機械作用后的光學性能變化。

• 高級功能

       ? 主動控制：分析光學面形RMS值隨激勵源數(shù)目的變化關系，分析如何布置激勵源使光學表面RMS值盡可能小，為施加激勵源的位置和大小提供參考；根據(jù)一定約束自動優(yōu)化、計算施加激勵源的位置。

       ? 動態(tài)響應：基于有限元固有頻率分析結果，通過用戶在SigFit中指定的激勵載荷和阻尼等計算，面形由于諧波振動/隨機振動/瞬態(tài)載荷引起的剛體位移、曲率變化、RMS誤差、傳遞函數(shù)變化、LOS晃動及各階模態(tài)對RMS的影響。該模塊可幫助用戶將機械振動與光學性能分析指標聯(lián)系起來，對于光學透鏡組有重要的意義，可預測不同工況下對光學成像鏡頭組成像影響較大的模態(tài)，為設計提供參考，有效提升光機系統(tǒng)環(huán)境適應性。

       ? 設計優(yōu)化：將光學表面的Zernike系數(shù)、面形RMS值、PV值等參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)橛邢拊浖袷降姆匠?，利用有限元軟件的?yōu)化求解器對光學表面的面形、支撐結構、材料參數(shù)等進行優(yōu)化，獲得理想的光學系統(tǒng)設計方案。該模塊使得用戶可以在考慮光學性能的前提下調(diào)用Nastran求解器進行優(yōu)化，對于光學成像鏡頭組，可實現(xiàn)系統(tǒng)的多學科綜合優(yōu)化，能有效提升產(chǎn)品綜合性能。

       ? 光程差分析：包括熱光分析，應力光學分析及氣動光學分析三大類。利用有限元分析/流體分析得到的應力、溫度分析結果/流體的密度分析結果，根據(jù)溫度、應力、密度與折射率之間的關系，計算得到對應的光程差及雙折射等光學特性。該模塊提供了熱光分析、應力光學分析、氣動光學分析的實現(xiàn)途徑，在設計階段對熱、應力、氣體密度通過影響光學系統(tǒng)的折射率對光學性能帶來的影響進行分析，對于光學成像鏡頭組有重要的意義。

應用&案例

       分析對象：攝像鏡頭組

       分析目的：在熱載荷作用下，通過優(yōu)化，得到滿足成像條件的設計參數(shù)