In Ansys Zemax OpticStudio: Tool zum effizienten Design von Deformable Phase Plate
Branche: Feinmechanik und OptikFachgebiet: OptikDPP, kurz für Deformable Phase Plate, sind eine Innovation des Spinoffs Phaseform. DPPs sind optofluidische Wellenfrontmodulatoren, die die Eigenschaften deformierbarer Spiegel als refraktive optische Komponenten abbilden. Um Optikdesignern frühzeitig einen Einblick in diese neuartige Technologie zu geben, hat PPE, ein Ingenieurbüro für Optikdesign aus Jena ein exaktes digitales Modell als DLL für die Verwendung in Ansys Zemax OpticStudio entwickelt.
Zusammenfassung
Aufgabe
Phaseform hat mit der Deformable Phase Plate (DPP) eine neue Technologie zur Wellenfrontkorrektur in den Bereichen Bildgebung-, optische Inspektion, und Strahlformung entwickelt. Als neuartige Klasse von optischen Komponenten galt es, sie Optik-Designern so frühzeitig und so einfach wie möglich zugänglich zu machen.
Lösung
Photonics Precision Engineering (PPE) hat in Zusammenarbeit mit Phaseform ein digitales Modell der DPP entwickelt. Um die Komponente so komfortabel und realistisch wie möglich ausprobieren zu können, wurde eine DLL für Ansys OpticStudio geschaffen, welche auf einem empirischen Model basiert.
Kundennutzen
Durch die weit verbreitete Plattform Ansys Zemax OpticStudio kann Phaseform frühzeitig viele Kunden erreichen. Diese können die Vorteile der DPP Technologie wie verbesserte Auflösung und Kontrast, MTF-Verbesserung und PSF-Engineering schon vor der Integration einschätzen und prüfen.
Wellenfrontmodulatoren (WM) sind optische Bauelemente, die in der Lage sind, die optischen Eigenschaften von einfallendem Licht zu verändern, z.B. die Form seiner Wellenfront dynamisch anzupassen. Deformierbare Spiegel und Flüssigkristallmodulatoren sind dabei zwei bekannte WM-Typen: Erstere verändern die Form ihrer Oberfläche selbst, letztere nutzen die Orientierung länglicher Moleküle zur Beeinflussung des Lichts.
Als dritte Variante hat die Firma Phaseform nun mit ihrer Deformable Phase Plate (DPP) Technologie eine neue Art von optischen Wellenfrontmodulatoren entwickelt, die als refraktive Elemente mit kontinuierlicher Oberfläche fungieren und die Fähigkeit besitzen, hohe Zernike-Ordnungen dynamisch zu korrigieren. Sie eignen sich aufgrund ihrer einfachen Handhabung für die Integration in ein breites Spektrum von Anwendungen, wie z.B. Life-Science-Mikroskopie, Ophthalmologie, optische Inspektion, Telekommunikation und AR/VR.
Ansys Zemax OpticStudio ist mit seinen etablierten Features wie der Point Spread Function (PSF), der Wellenfrontdarstellung und der Darstellung der Pupillengröße in vielen Unternehmen ein fester Bestandteil bei der Entwicklung komplexer optischer Systeme. Kunden von Phaseform können so die innovative Funktionalität der DLL bereits in frühen Designphasen oder als Nachrüstkomponente in einem bestehenden System testen und evaluieren.
Weitere Informationen:
Für eine schnellere und breitere Markteinführung dieser neuartigen Klasse optischer Komponenten haben die Optikspezialisten der Firma Photonics Precision Engineering (PPE) aus Jena ein exaktes digitalisiertes Modell des DPP als User-DLL (user-compiled Dynamic Link Library) für Ansys Zemax OpticStudio entwickelt. Die Parameter der DLL werden hierbei zu Optimierungsvariablen für das Raytracing, und das hinter dieser DLL stehende empirische Modell stellt sicher, dass alle erzielten Ergebnisse auch mit einem "echten" DPP in der Praxis reproduzierbar sind. Dafür war es wichtig, die exakten physikalischen Randbedingungen des echten DPP nachzubilden. Ferner ist ein nahtloses Umschalten zwischen den Steuerspannungen und den für die Optikdesigner gewohnten Zernike-Koeffizienten als Eingangsparameter möglich. Dadurch ist das digitale Modell der DPP sehr intuitiv und ermöglicht es dem Kunden, sehr schnell seinen eigenen Use Case zu untersuchen.
