Designmetodene for overflateløsninger med fritt form inkluderer hovedsakelig iterativ optimalisering og direkte kartlegging.
Iterativ optimaliseringsmetode
Den iterative optimaliseringsmetoden er å optimalisere utformingen av frittformede overflater ved gjentatte ganger å endre parametere basert på den kjente innledende strukturen til det optiske systemet. De spesifikke trinnene er som følger:
Bestemmelse Den opprinnelige strukturen til det optiske systemet: Dette er det første trinnet i designprosessen, og det grunnleggende rammeverket for det optiske systemet må avklares.
Velg optimaliseringsvariabler og evalueringsfunksjoner: Velg passende optimaliseringsvariabler og evalueringsfunksjoner i henhold til designkrav for å måle kvaliteten på designen.
Just-parametere ved bruk av optimaliseringsalgoritmer: Bruk datastøttet designprogramvare som ANSYS ZEMAX for å gradvis justere parametere ved å bruke optimaliseringsalgoritmer for å oppnå den beste evalueringsfunksjonsverdien. Den iterative optimaliseringsmetoden kan beregne et stort antall stråler samtidig og gradvis øke variablene i henhold til behov, men designsyklusen er lang og avhenger av den opprinnelige strukturen.
Direkte kartleggingsmetode
Den direkte kartleggingsmetoden er å etablere en lett kartleggings- og forplantningsmodell basert på optiske prinsipper for å løse overflatedataene for frittformede overflater. Hovedmetodene inkluderer følgende:
Partial Differential Equation Method: Basert på prinsippet om geometrisk optikk, ved å etablere en delvis differensialligning som beskriver den frie formoverflaten, og løse ligningen numerisk med gitte initialverdier, oppnås de karakteristiske parametrene til den frie formoverflaten 1.
Simultan multi-overflate-metode: Også kjent som Equal Optical Path-metoden, basert på Fermats teorem og Edge Ray-teori, beregnes forholdet mellom hendelsen og utgående bølgefront optiske baner. Det er egnet for lysdesign av symmetriske systemer, men beregningen er kompleks og vanskelig å behandle for asymmetriske systemer.
Point-by-punkt konstruksjons iterasjonsmetode: Den er delt inn i todimensjonal punkt-for-punkt-konstruksjon og tredimensjonal punkt-for-punkt-konstruksjon. Ved å etablere lyskartleggingsforholdet mellom lyskilden og måloverflaten, beregnes de karakteristiske parametrene til hendelsespunktet og utgangspunktet.
Spesifikke søknadssaker
I utformingen av fritt form overflatelinser tillater kode V-programvare innstilling av vinkelparametere utenfor aksen og polynomavvik for å hjelpe designere med å oppnå mer presis kontroll i modellering av optisk system. I tillegg er overflater med frie form også mye brukt i lasermikromachining, optiske pinsett, optisk mikroskopi og andre felt. Spesifikke spotmønstre oppnås ved presis fokusering og regulering av energioverføringen av lysfeltet