[技术]VirtualLab Unity应用：投影显示中的隔红外紫外滤光片 [复制链接]

摘要 PGJ?=qXr#  
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。 ,PnEDQ|l  
在本案例中，通过先分别构建长波通和短波通滤光片，用于阻断紫外与红外波段，再通过膜系叠加与光谱优化，形成可见光透过、紫外与红外有效抑制的带通特性滤光片。 +r '  
应用场景 h`)r :a7  
在本案例中，我们采用将长波通与短波通滤光片分别设计并镀于镜片两侧的方式，并在此基础上进行整体膜系优化，最终实现了一个带通滤光片，在420–700 nm波段内具有高透过率，在250–400 nm与730–1050 nm波段具备高截止能力。 V%+KJ}S!Z  
设计结果 F4@h}T5)  
设计结果如图所示，在 0° 入射条件下，该膜系在 420–700 nm 波段内具有高透过率，在 250–400 nm 和 730–1050 nm 波段内表现出良好的截止性能，实现了仅透过可见光、有效阻挡紫外和红外光的设计目标。 Yq.Omr
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设计流程 ~k&b3-A}
 
首先进行长波通滤光片的设计，初始结构如左图所示。使用常用的对称膜堆结构(0.5H L 0.5H)^15作为初始结构。设计目标是在250~400nm为截止区，截止深度为OD2。420-700nm为通带，平均反射率越大越好。 V9+7A  
使用公式工具构建上述初始膜系，并查看其透射光谱。通过在图表中动态调整参考波长，确定了最符合指标的截止带范围。但此时截止带宽度仍不足，后续需要进一步拓宽截止带宽度。 X"R;/tZ S4  
关于公式工具的更多信息:  Tutorial: Formula Tool =,sMOJc>  
软件可将两个参考波长不同的膜系绘制于同一光谱图中（见左图），并通过项目合并功能预览合并后膜系的光谱响应（见右图）。 FT=w`NE,+  
关于多项目光谱对比和项目合并的更多信息:  Tutorial: 多项目光谱对比和项目合并 aJ2-BRn  
膜系叠加后截止带宽已经得到有效拓宽，且截止度已经达标。但此时通带还有较多波纹，接下来将通过优化进一步改善。 \Ew2@dF{O  
使用Nelder-mead算法优化各层厚度，目标是250~400nm波段透射率趋近于0%，420~700nm波段透射率趋近于100% 。 1m&(3%#{  
关于优化的更多信息:  Tutorial: Optimization Workflow .DT1Jvl  
优化后通带波纹已经显著减小， 截止带和通带都已满足设计指标。 BPW:W }  
使用公式工具构建上述初始膜系，并查看其透射光谱。通过在图表中动态调整参考波长，确定了最符合指标的截止带范围。但此时截止带宽度仍不足，后续需要进一步拓宽截止带宽度。 -Q,lUP  
关于公式工具的更多信息:  Tutorial: Formula Tool 3)=$BSC%  
软件可将两个参考波长不同的膜系绘制于同一光谱图中（见左图），并通过项目合并功能预览合并后膜系的光谱响应（见下图）。 \aG>(Mr  
关于多项目光谱对比和项目合并的更多信息:  Tutorial: 多项目光谱对比和项目合并 :Y"f.>  
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膜系叠加后截止带宽已经得到有效拓宽，且截止度已经达标。但此时通带还有较多波纹，接下来将通过优化进一步改善。 HYtkSsXLN  
使用Nelder-mead算法优化各层厚度，目标是400~700nm波段透射率趋近于100%，740~1050nm波段透射率趋近于0%。 @wB$qd;v  
关于优化的更多信息:  Tutorial: Optimization Workflow Hkpn/,D5  
通带平均透射率已显著提升，整体性能得到大幅提升。尽管通带内仍存在细微波纹，但这在短波通滤光片中较为常见，对整体性能影响有限。后续在与长波通膜系叠加后，会进一步优化以实现更优表现。   E*[X\70  
隔红外紫外滤光片是一种宽带滤光片，可通过在基板一侧镀制长波通滤光片、另一侧镀制短波通滤光片实现。在本设计中，将先前优化完成的长波通与短波通膜系分别镀于基板两侧，构建出滤光片的基本结构。右图展示了当前的透射光谱，可以看出透射带尚未达到设计要求。 ,cS|fG  
目标：250~400 nm, 0°入射时的透射率趋近于0% 420~700 nm，0°入射时的透射率趋近于100% =oSv=xY  
740~1050 nm，0°入射时的透射率趋近于0% TkK- r(=  
使用trf算法优化基板前后所有膜层的厚度，目标是在截止带透射率接近0%，通带透射率接近100%。 sLCL\dWT  
关于优化的更多信息:  Tutorial: Optimization Workflow