Zemax Star模块对称工具加速镜头光机热耦合分析

前言

Zemax Star模块自2021年推出以来，受到广大客户的好评，得到越来越多的应用。光机热耦合分析涉及到大量的精细网格点数据，因此无论是在Mechanical中的FEA分析还是在Zemax中的光线追迹，运行速度都是大家关心的问题。Ansys Zemax团队也在提升分析效率的问题上做了非常多的努力。在Zemax Opticstudio 2023 R1版本中，加载了FEA 形变数据和温度数据的情况下，实测光线追迹速度较之前版本提升大约1倍。另外在近期发布的版本中，又增加了Star模块对称工具，对于分析具有对称特征的形变或温度分布，FEA分析速度可以提升数倍，从而加速了整个STOP（结构、热、光学表现）分析过程。

对称结构的FEA分析

划分了精细网格的完整结构的FEA分析通常需要大量的时间来运行，为了压缩这个时间，FEA工程师想到的有效的方式是利用对称性，只分析一半、四分之一或八分之一的结构。根据经验，分析时间大概会压缩n2倍，比如采用四分之一结构，分析速度可以提升16倍。

为了加载这种局部数据到Zemax Opticstudio中，需要用到Opticstudio Star模块的对称工具，通过采用镜像或者旋转的方式将镜片形变/温度数据补全。

这种方式适用于具有对称特征的形变或温度分布情况，用于前期快速分析判断光学系统大致的变化趋势。

FEA数据查看器

在拿到FEA数据后，我们首先用Star模块的FEA查看器进行粗略的查看形变或温度的分布形态。在这个界面中，可以看到网格点数量，网格点分别在X、Y、Z方向的坐标最大、最小、中间值，以及形变量分别在X、Y、Z方向的最大、最小、中间值，并在图形中以颜色表示形变大小。