Wyrowski VirtualLab 汎用電磁光学設計・評価ソフトウェア | 汎用光学シミュレータ、IFTA法による回折光学素子の設計ツール、RCWA法による回折格子・フォトニック結晶の解析ツール、LED 用ビーム整形素子設計ツール、レーザー共振器解析ツール

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Lighting Toolbox

LED 光の整形と均一化

VirtualLab Lighting Toolbox では照明系の解析と設計に電磁場追跡を行うことができます。
フィールド トレーシングにより微細構造と回折光学の統合に重点を置いた新しい概念を利用することができます。これにより LED 光も広い発散角で放射する他の光源も均一化、整形するためのコンパクトな照明光学系の設計をこれまで以上に柔軟に行うことができます。

Lighting Toolbox は回折格子の配列に基づく革新的な光整形の概念で構成されています。配列された各セルで光は所定の方向に偏向され、目標面で光スポットを形成します。配列されたすべてのセルからの光スポットが合わさることで、目標とするライト パターンを形成します。

解析と設計では光源から目標面までフィールド トレーシングを適用し、屈折、回折、干渉効果を考慮します。光源から出力された光、例えば、LED は色、空間的・時間的コヒーレンス、偏光を含む形でモデリングされます。

特徴

  • LED 光を均一化、整形するためのコンパクトな照明光学系の開発が可能です。
  • ライト パターンやライト マークを生成する光学素子の設計が可能です。
  • パワー スペクトル、空間的・時間的コヒーレンス、偏光を考慮した LED や他の光源のモデリングが可能です。
  • 微細構造回折格子の配列の解析にフィールド トレーシングを使用します。
  • 回折格子の効率を厳密に解析することが可能です(Grating Toolboxが必要となります)。
グレーティング セルズ アレイ(GCA)により生成された2次元ライトパターン グレーティング セルズ アレイ(GCA)により生成された、2次元ライトパターン

機能概要

セルズ アレイ解析 Lighting Toolbox では平面の片側にグレーティング セルズ アレイが付与されます。各セルで光は所定の方向へ偏向されます。この効果は基本的に光線追跡によって解析可能です。
しかし、セル開口部での回折および目標面での光スポットの部分的干渉は考慮されません。これらの全ての効果は Lighting Toolbox におけるフィールド トレーシング解析の対象となります。

グレーティング セルズの電磁気解析 LED 光の偏向にグレーティング セルズを適用するには、セルズ アレイにおける回折格子の周期を小さくする必要があります。これには回折格子の回折効率を電磁気解析で求める必要があります。
これは目標面での分布を正確に予測するためです。Grating Toolbox と併用することで、Lighting Toolbox でこのようなグレーティング セルズ アレイの高度な解析が可能です。

LED光源モデリング Lighting Toolbox には、バンド幅、空間的・時間的コヒーレンス、偏光を含む電磁波の LED光源モデルが実装されています。そのため余弦に比例する放射強度を前提としています。
放射強度や LED のニアフィールドの測定データを所有している場合は光源モデルへそのデータを取り込むことが可能です。

反射モードにおけるセルズアレイ構成要素の光線追跡シミュレーション 反射モードにおける
セルズアレイ構成要素の
光線追跡シミュレーション

セルズアレイ構成要素の設計アルゴリズム Lighting Toolbox はバイナリ強度分布を生成する際に、セルズ アレイ構成要素の機能パラメータを算出する設計アルゴリズムが実装されています。
光学的な分解能はセルの直径と数量により制御されます。その結果として得られる構成要素から矩形、円形のトップハット、直線、カスタマイズした 2 次元強度分布を生成することが可能です。あるいは、すべての基本的な配列パラメータを指定するカスタマイズしたデータ セットを取り込むことも可能です。

製造データの生成 設計と解析を実施するとグレーティング セルズ アレイを指定するデータに帰着します。Lighting Toolbox では CSV 形式、エッチングマスク計算を含む GDSII 形式にデータを出力することが可能です。