UniOptics - 光学薄膜设计
可见光减反射膜
在本应用案例中,通过选用成熟的初始结构并对其厚度进行进一步优化,设计出一种在可见光波段具有优异减反射性能的镀膜。
红外减反射膜
在本应用案例中,通过选用成熟的初始结构并对其厚度进行进一步优化,设计出一种基于硫系玻璃的长波红外减反射膜。
用于太阳能电池板的超宽带减反射膜
通过初始结构设计和后续优化,设计出一种适用于 400–1100 nm 波段的多层减反射膜,在倾斜入射条件下依然表现出优异的减反射性能。
双波长增透膜
在本应用案例中,基于仅包含一层的初始结构,采用针式生成算法进行优化,成功设计出一款适用于可见光区和红外波段的双波长增透膜
天文望远镜中的金属-介质高反射膜
在本应用案例中,通过合理的初始结构设计并结合后续优化,我们设计了一种金属-介质高反膜,能够在可见光和近红外都提高都具有良好的反射效果,满足了天文观测要求。
激光谐振腔高反射膜
在本案例中,针对Nd:YAG激光器的谐振腔,我们基于λ/4膜堆结构,通过理论分析确定了的初始膜系设计;同时利用电场分布分析对膜层结构进行优化,使得在满足高反射率要求的同时,薄膜整体的激光损伤阈值得到了显著提高。
平板型中性分光镜
本案例中,通过分别设计分光膜与减反射膜,并将其分别镀制在平板基板的两侧,成功实现了一种在可见光波段、45° 入射条件下具有 50:50 分束比的平板型中性分光镜。
立方体型偏振分光膜
本案例中,设计了一种偏振立方使用的分光膜能够在可见光波段、45° 入射条件下p偏振光大部分透射,s偏振光大部分反射。
消偏振分光膜
消偏振分光膜是一种在特定入射角下实现偏振无关分光的光学薄膜。相比普通分光膜对p光和s光存在明显的透射或反射差异,消偏振分光膜对于不同偏振态的光具有接近一致的光谱性能,从而实现对偏振状态不敏感的分光效果。本案例中,成功实现了一种在530 nm-570 nm波长、45° 入射条件下具有 50:50 分束比的消偏振分光膜
长波通滤光膜
在本应用案例中,选用常规的对称周期膜系作为初始设计,并通过优化膜层厚度,成功设计出一种截止波长为 400–490 nm、通带为 515–1100 nm 的长波通滤光片。
短波通滤光膜
在本案例中,选用常规的对称周期膜系作为初始设计,并通过优化膜层厚度,成功设计出一种通带为400–650 nm、截止带为 676–820nm 的短波通滤光膜
热镜
热镜能够透过可见光,同时反射超过90%的近红外和红外光,在投影系统中能够有效减少热量进入系统,防止因热积聚而造成投影系统损坏,因此是投影系统中的理想选择。本案例中,采用多个周期的对称膜堆作为初始结构,通过拓宽截止带和减小通带波纹,设计出一种在0°入射使用的热镜。
投影显示中的冷反射镜
冷反射镜通过反射光源中的可见光并允许红外光透过,有助于提高图像质量并减少系统中的热负荷。在本案例中,采用多个周期的对称膜堆作为初始结构,通过拓宽截止带和减小通带波纹,设计出一种能够在45°入射角下反射可见光并透过红外光的冷光镜。
隔红外紫外滤光片
投影机中所使用的隔红外紫外滤光片的主要作用是滤除灯源光谱中的紫外光和红外光。420 nm以下的紫外光会对光学芯片造成损伤,而700 nm以上的红外光会导致芯片温度升高,进而影响其寿命。此外,红外波段对图像亮度的贡献可以忽略,因此通常需要滤除波长小于420 nm和大于 700 nm的光谱成分。在本案例中,通过先分别构建长波通和
光通信窄带滤光片
在本案例中,我们设计了一种带宽窄、通带波纹小、截止带透射隔离度高的全介质窄带滤光片。该滤光片能够实现高精度的信号分离,有效抑制杂散光干扰,从而显著提升系统的信噪比与整体光学性能,适用于高要求的光通信场景。
负滤光片
在本应用案例中,选用了常规的1/4波长堆栈作为初始结构。首先通过手动调整低折射率层和高折射率层的厚度,获得截止位置和带宽均符合要求的高反射区;随后进一步优化膜层厚度,设计出一种负滤光片,其截止范围为600–700 nm,通带覆盖400–590 nm和710–1000 nm。
手机玻璃盖板颜色膜
为提升手机玻璃盖板的视觉效果,在本应用案例中,通过优化TiO2-SiO2-TiO2为基础结构的膜系,实现了所需的反射色彩。
45°青色二向色滤光膜
本案例展示了一个专为45°入射条件设计的反射型二向色性青色滤光膜。该膜系能够有效反射蓝绿波段的光,同时透过红光,使其在反射视角下呈现青色效果。
紫外带通滤光膜
240–280 nm 波段的紫外辐射由于大气强烈吸收,难以到达地表,因此在该波段内工作的光电器件具备极低的背景噪声,相较于红外探测技术,日盲紫外探测在环境适应性和抗干扰方面具有显著优势。在本应用案例中,我们设计了一种适用于日盲紫外探测器的滤光膜。以长波通与短波通滤光膜组合为初始结构,通过优化膜层厚度,成功实现
VLU与VLF跨平台的镀膜方案共享
将在 VLU 中设计好的颜色膜导出为 VLF 文件,并在 VLF 中导入该文件,放置到一个简化的光学系统中进行验证。仿真结果显示反射光呈蓝色,与颜色膜的设计一致,验证了 VLU 与 VLF 之间可实现镀膜方案的跨平台共享。
UniOptics - 镜头设计
变焦镜头
变焦镜头广泛应用于摄影、摄像以及机器视觉等领域,凭借其可变焦距设计,实现了视场范围的灵活切换与成像尺寸的自由调节,兼具结构紧凑、成像清晰和操作便捷等优点。在本案例中,将通过设计一个典型的连续变焦镜头光学系统,演示在 UniOptics 中的光学设计流程,包括初始结构建立、像差分析、评价函数定义,优化以及结果展示
远摄形复消色差航拍物镜
远摄型复消色差航拍物镜在航空摄影、遥感测绘及无人机航拍等高精度成像领域得到广泛应用。凭借其远摄光学结构与复消色差设计,该类镜头能够在远距离拍摄条件下实现卓越的空间分辨率和精确的色彩校正,同时兼具色差抑制能力强、成像清晰锐利及视场均匀性高等优势。在本案例中,将通过设计一个典型的远摄型复消色差航拍物镜,
远心物镜
远心物镜广泛应用于机器视觉检测、高精度测量、工业显微成像与半导体光刻中,用于实现物方或像方远心光路、消除视差误差以及保证高倍率下的测量精度。其具有成像畸变小、工作距离灵活、放大倍率稳定的优点,适合应用于对测量精度要求严苛的光学系统。在本案例中,将在 UniOptics 中演示远心物镜的设计过程,包括初始系统生成
幻灯机物镜
幻灯机物镜广泛应用于教育演示、商业展示与家庭娱乐等领域,凭借其复消色差与高透光率设计,实现了高亮度投影与高清晰成像的结合,具有色彩还原真实、畸变控制优良和适应多种投影距离等优点。在本案例中,将通过设计一个典型的幻灯机物镜光学系统,演示在 UniOptics 中的光学设计流程,包括初始结构建立、像差分析、评价函数
反远摄型物镜
反远摄型物镜在广角摄影、测绘制图以及无人机视觉系统等需要大视场、高通光效率的应用领域中得到广泛应用。凭借其反远摄光学结构,该类镜头能够在保持较短总长的同时实现较大的视场角和良好的像面平坦性,特别适用于安装空间受限但成像质量要求高的场景。反远摄设计通过在前组引入负透镜组,有效延长系统后焦距,使镜头兼具
VR Pancake双镜系统
Pancake 镜头近年来在虚拟现实(VR)头显中得到越来越广泛的应用。凭借将折叠光路的反射式光学结构与偏振光学元件(如PBS、λ/4波片)相结合的创新设计,该类镜头能够在极大缩短系统光路长度的同时,实现高分辨率、低畸变的成像表现,从而显著减小头显体积与重量。相比传统菲涅尔透镜(Fresnel Lens),Pancake 镜头具备更高
离轴三反系统
离轴三反系统广泛应用于航天遥感、天文观测、高端光谱仪及高分辨率成像设备中,用于实现大视场范围内的高清成像、消除中心遮挡影响以及满足宽光谱成像需求。其具有性能卓越(通常由三片反射镜组成)、成像对比度高、光谱适应性强的优点,适合应用于对成像分辨率和环境适应性要求严苛的高端光学系统。在本案例中,将在 UniOp
100×半平场复消色差显微物镜
复消色差显微物镜广泛应用于生物医学、材料科学和显微成像等领域,凭借其高数值孔径与复消色差设计,实现了高分辨率观测与精细像质优化的结合,具有放大倍率高、像场平坦度高和便于集成多种观察模式等优点。在本案例中,将通过设计一个典型的复消色差显微物镜,演示在 UniOptics 中的光学设计流程,包括初始结构建立、像差分
折衍混合红外物镜
折衍混合红外物镜在军用监视、航天/无人机红外遥感、工业热成像与科学观测等高精度红外成像领域得到越来越广泛的应用。凭借将衍射光学元件(DOE)与折射透镜耦合的混合设计,该类镜头能够在宽波段或多波段红外成像条件下实现优异的色差校正与像质控制,同时兼具重量小、结构简化、对热漂移(thermal shift)更鲁棒等优势。在
有限共轭物镜
有限共轭物镜广泛应用于固定工作距离下的高分辨率成像,例如半导体检测、精密零部件测量以及生物观测。它们具有结构紧凑、成本较低等优点,适合集成化应用。在本案例中,将通过设计一个典型的有限共轭距离成像物镜,演示在 UniOptics 中的镜头设计流程,包括初始结构生成、成像质量分析、评价函数定义、优化以及公差分析。
二维F-Tehta激光扫描系统
F-Theta激光扫描系统广泛应用于激光加工、精密打标与快速成型等领域,凭借其平像场设计与动态聚焦补偿,实现了高速扫描与线性像高的结合,具有扫描线性度高、聚焦光斑均匀和全场像质稳定等优点。在本案例中,将通过设计一个典型的包含振镜扫描组件与F-Theta 扫描物镜的激光扫描系统,演示在 UniOptics 中的光学设计流程,包
F-Theta扫描物镜
F-Theta 扫描物镜广泛应用于激光打标、激光雕刻、激光切割及三维激光扫描等工业激光加工领域。该类物镜通过将入射激光束在扫描平面上均匀聚焦,实现扫描角度与成像位置呈线性关系(F-Theta 特性),从而保证大视场内的高精度加工与成像。在本案例中,将通过设计一个典型的 F-Theta 扫描物镜,演示在 UniOptics 中的光学设计
定焦投影物镜
定焦投影物镜广泛应用于光刻、投影显示和工业检测等领域,凭借其固定焦距设计,实现了成像稳定性与高分辨率的结合,具有畸变小、像质均匀等优点。在本案例中,将通过设计一个典型的定焦投影物镜,演示在 UniOptics 中的光学设计流程,包括初始系统建立、像质分析、评价函数定义,优化以及结果展示。
棱镜-透镜式头戴显示系统
FFS(自由曲面)棱镜-透镜式头戴显示系统广泛应用于光学透视式增强现实(AR)与混合现实(MR)设备中,例如智能头戴设备、工业辅助装配、医学可视化以及仿真训练系统。该类光学系统通过自由曲面棱镜实现光路折叠、虚像投射和透视光路合成,具备结构紧凑、重量轻、光效率高以及出瞳较大等优势,特别适合集成式、轻量化的 AR-
广角鱼眼镜头
广角鱼眼镜头在全景监控、虚拟现实、无人机环视、车载辅助驾驶和科学观测等超大视场成像领域得到广泛应用。该类镜头通过极短焦距与特殊投影设计,可实现接近或超过180°的宽视场成像。鱼眼镜头通常采用多组非球面或自由曲面透镜,以校正大视角下的像差并控制畸变;在需要时还可引入衍射光学元件(DOE)以提升成像质量并减轻
5×~10×连续变倍扩束镜
激光扩束镜广泛应用于激光加工、光通信、测量与成像系统中,用于实现光束直径放大、准直优化以及光束质量改善。其具有结构灵活、易于集成以及适应多种工作波段的优点,适合应用于各类激光光学系统。在本案例中,将在 UniOptics 中演示激光扩束镜的设计过程,包括初始系统生成、评价函数定义、优化以及结果展示。
无畸变目镜
目镜广泛应用于显微镜、望远镜和测量设备中,用于实现舒适的目视观察、倍率调节和视场优化。其具有结构简单、易于装调以及成本低廉等优点,适合集成到各类光学系统中。在本案例中,将在 UniOptics 中演示目镜的设计过程,包括初始系统生成、评价函数定义、优化以及结果展示。
衍射式人工晶状体
衍射式人工晶状体在现代眼科光学与视觉矫正领域中得到了广泛应用。凭借其衍射光学结构与多焦点设计,该类人工晶状体能够在单一镜片中实现多焦成像,从而在远、中、近不同视距下提供清晰视觉。衍射设计具备优异的色差补偿能力与高光学效率,能够在减少眩光与鬼影的同时提升视觉对比度与成像质量。在本案例中,将通过设计一个
双高斯照相物镜
双高斯照相物镜广泛应用于单反相机、工业检测相机、安防监控设备与专业摄影器材中,用于实现大相对孔径成像、宽光谱色差校正以及优异的离轴像质还原。其具有对称光学结构、低畸变率、高分辨率表现的优点,适合应用于对成像清晰度与色彩真实性要求较高的各类摄影光学系统。在本案例中,将在 UniOptics 中演示双高斯照相机物镜
柯克物镜
柯克物镜广泛应用于早期相机镜头、简易成像设备、教学实验装置与低成本光学系统中,用于实现基础的成像功能、小视场范围内的清晰成像以及满足低倍率成像需求。其具有结构简单(通常由三片透镜组成)、制造成本低、装配难度小的优点,适合应用于对成像复杂度和高端性能要求不高的入门级光学系统。在本案例中,将在 UniOptics
卡塞格林望远镜
卡塞格林望远镜广泛应用于天文观测,卡塞格林望远镜广泛应用于天文观测、空间成像和激光测距等领域,凭借其折叠光路设计,实现了长焦距与紧凑结构的结合,具有口径大、像差校正能力强和易于安装探测器等优点。在本案例中,将通过设计一个典型的折返式卡塞格林望远镜光学系统,演示在 UniOptics 中的光学设计流程,包括初始结