L’ottimizzazione di materiali ottici è una fase cruciale nello sviluppo di sistemi di illuminazione, sensori e dispositivi ottici avanzati, come quelli impiegati in automotive e applicazioni industriali. La possibilità di controllare con precisione la risposta ottica di un materiale, ad esempio in termini di riflettanza o la trasmittanza, consente di massimizzare le prestazioni del sistema senza interventi meccanici, riducendo tempi e costi di prototipazione.
La simulazione ottica ed ottimizzazione di una risposta ottica target per un materiale richiede un workflow integrato che combini simulazioni ottiche di dettaglio e l’automazione dell’analisi e variazione dei parametri di materiale, garantendo coerenza tra le proprietà fisiche e gli obiettivi di sistema
Il processo di ottimizzazione parte dalla definizione del materiale ottico da ottimizzare, tipicamente un campione metallico con indice di rifrazione complesso. Si parte dalla definizione della simulazione in Ansys Speos®, posizionando un sensore di Intensità per poter rilevarne la distribuzione e utilizzarla come funzione di merito nella procedura di ottimizzazione. In questa prima fase, tramite il software PySpeos, si modificano le proprietà del materiale applicando offset numerici indipendenti alle parti reale e immaginaria dell’indice di rifrazione. Successivamente, il file materiale aggiornato viene inserito nella simulazione Speos, dove vengono analizzate in dettaglio:
Quest'ultimo passaggio permette di eseguire iterazioni rapide sul design del materiale, ottenendo informazioni precise sul comportamento ottico prima di passare alla fase di ottimizzazione automatizzata.
I dati ottenuti da PySpeos vengono integrati in un workflow di ottimizzazione con Ansys PyoptiSLang™, che gestisce la One-Click Optimization (OCO). Vengono definiti i parametri di progetto e i loro limiti di variazione, insieme all’obiettivo di ottimizzazione sulla riflettività target. Ogni design generato dal workflow viene simulato in PySpeos e i risultati vengono raccolti in tempo reale, consentendo di valutare le prestazioni e identificare il materiale ottico ottimale per raggiungere la riflettività desiderata.
Al termine dell’ottimizzazione, il software PyOptiSLang fornisce un riassunto completo dei risultati, includendo il design con la riflettività più vicina al target. Questa metodologia consente di:
L’ottimizzazione dei materiali ottici con PyAnsys offre un approccio integrato e altamente automatizzabile, combinando simulazioni dettagliate con PySpeos e ottimizzazione parametrica tramite PyOptiSLang. Questo workflow consente di modificare e testare i materiali in modo rapido e preciso, raggiungere obiettivi di riflettività o trasmittanza con elevata accuratezza e ridurre tempi e costi di prototipazione. Grazie a questo approccio, è possibile accelerare lo sviluppo di sistemi ottici avanzati, affidabili e performanti, mantenendo il pieno controllo sulle proprietà dei materiali e sulle prestazioni del sistema.