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如何在 COMSOL 中进行结构-热-光学的耦合分析

COMSOL  · 公众号  · 半导体  · 2024-11-27 09:00

主要观点总结

本文介绍了使用COMSOL Multiphysics®软件进行结构-热-光学性能(STOP)分析的方法,通过一个在热真空室内的Petzval透镜系统案例模型进行了详细说明。

关键观点总结

关键观点1: STOP分析的重要性

STOP分析是获取光学系统在恶劣环境中运行影响的最准确方法,涉及结构、热和光学效应的耦合。

关键观点2: 案例模型介绍

案例模型为一个热真空室内的Petzval透镜系统,其中涉及不同物理现象的耦合,包括温度计算、结构变形模拟和射线追踪。

关键观点3: STOP分析的基本物理场

STOP分析涉及温度计算、结构变形模拟和射线追踪的耦合,其中需要考虑热真空室内不同的物理现象,如传热仿真、结构仿真和光学色散模型。

关键观点4: 特殊选择的解释

文中提到了与温度相关的Sellmeier色散模型的选择,该模型将折射率的色散和热敏性用一个方程定义,适用于玻璃承受极宽温度范围的低温模拟。

关键观点5: Petzval透镜系统的STOP分析

通过固体传热接口模拟传导传热,表面对表面辐射接口模拟表面之间或表面与周围环境的辐射传热,进行Petzval透镜系统的STOP分析。


文章预览

现代光学系统通常需要在高海拔、太空、水下以及激光和核设施等恶劣的环境中运行,并且往往需要承受结构载荷和极端温度。通过数值模拟进行结构-热-光学性能(structural-thermal-optical performance,STOP)分析是全面获取这些环境影响最准确的方法。STOP 分析是典型的多物理场问题,本文,我们将通过一个案例模型介绍如何使用 COMSOL Multiphysics® 软件耦合结构、热和光学效应。 案例模型:Petzval 透镜系统 考虑一个热真空腔室内的 Petzval 透镜系统,真空室壁保持在非常低的温度(可能是为了模拟外太空环境),而镜头系统则在更高的温度下面向一个相邻的房间(可能是模拟实验室测试)。透镜系统模型几何的分解图如下所示。 Petzval 透镜系统,镜筒和封闭式隔热罩。入射光通过最外部的真空室窗口(1)进入系统,然后通过室内的另一个透热窗口(2)进入 Petzv ………………………………

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