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    [分享]AANT中光线像差DETAILS部分的格式和含义 [复制链接]

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    离线optics1210
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2019-05-16
    摘自User's Manual 10.3.1.2节 _8DY9GaE  
    我们讲到AANT文件定义像差的格式:http://www.opticsky.cn/read-htm-tid-132706.html Wvm f[!V;  
    其中有一种像差定义分为GOALS部分和DETAILS部分。GOALS部分的格式已经讲过,现在我们来说一说DETAILS部分。 _sJp"4?  
    在DETAILS部分,可以使用以下输入指定个别光线进行校正,其格式如下,必须放在GOALS部分之后: 1,9RfYV  
    { A / S / MUL / DIV } { ICOL / P } name HBAR XEN YEN GBAR [ SN ] <fWho%eOK  
    其中name为以下中的一个:
    :n{rVn}G  
    NNb17=q_v  
    YA
    +TA(crD  
    ZA
    __'Z0?.4#  
    RA
    k7f[aM5]  
    XG
    qdvGBdF  
    XL
    b]Oc6zR,,~  
    Fu!:8Wp!(  
    YC
    5{[3I|m{  
    OPD
    Vr`UF0_3q  
    RC
    (a@cK,  
    YG
    c[@>#7p`o  
    YL
    9{?<.%  
    OA&NWAm4  
    YP
    ]oXd|[ G  
    OPP
    u A*Op45  
    HFREQ
    5/>G)&  
    ZG
    %`-NWAXL  
    ZL
    +!'6:F  
    Td X6<fVV  
    XA
    Ed.~9*m  
    ZZ
    /Y|9!{.  
    HBRAGG
    >")%4@  
    ZZG
    0 l G\QT  
    ZZL
    m -7^$  
    K;gm^  
    XC
    c|hKo[r)  
    HH
    laKMQLtv  
    HEFFIC
    wC..LdSR  
    HHG
    daY^{u3  
    HHL
    nLJ]tpw^DH  
    6aXsRhQ~  
    XP
    IgR_p7['.  
    DSLOPE
    u.1u/o1"  
    HSFREQ
    b> &kL  
    FLUX
    {- 7T\mj  
    PL
    RR*z3i`PP  
    'R,1Jmx  
    XE
    w'?uJW  
    YE
    sW@4r/F>:D  
    ZE
    (*^_ wq-;  
    ZZE
    N;;!ObVHnP  
    HHE
    2gg5:9  
    eWW\m[k]}  
    ERROR
    J[RQF54qA{  
    UNI
    !@%m3)T8  
    UNR
    ].7)^  
    OPL
    5 S7\m5  
    ILLUM
    x]Nq|XK  
    A、S、MUL和DIV确定像差的分量如何与任何先前的分量组合(加、减、乘或除)。在复杂情况下控制边缘羽化的特殊像差形式是可用的。
    PHT;%;m=  
    ICOL
    .ye5 ;A}  
    是色差编号。可以用“P”代替主色差,但不能用“M”。
    8.'%wOU @A  
    YA
    &&Vz=6N  
    是光线的Y坐标的实际值。注意,如果镜头是AFOCAL,像这样的横向的量会变成角量。
    /$/\$f$  
    YC
    cQS}pQyYN  
    是光线的Y坐标,相对于主色差的主光线的Y坐标
    rM_8piD  
    YP
    D9 ,~Fc  
    是光线的Y坐标,相对于要求的色差的主光线的Y坐标。
    f\2'/g}6a  
    XA
    gV$Lfkz  
    是光线的X坐标的实际值。
    mY |$=n5X  
    XC
    "<txg%j\J  
    是光线的X坐标,相对于主色差的主光线的X坐标。
    Cp_"PvTmT  
    XP
    z*I=  
    是光线的X坐标,相对于要求的色差的主光线的X坐标。
    :M'3U g$t  
    ZA
    r }pYm'e  
    是光线的Z坐标的实际值。
    "e@JMS  
    OPD
    M)i2)]F S  
    是光程差,以要求色差的波长的波为单位,在该色差下光线的路径和主光线的路径之间的差,以主色差的主光线点作为OPD参考球面的中心。球面可以或不可以投影到无穷远取决于德拜近似是否有效。
    DLJu%5F  
    OPP
    n)^B0DnIk  
    是光线的OPD,以所要求的色差的主光线(principal ray)的截距作为参考球面的中心。
    MJ4+|riB  
    RA
    ;_1D-Mf  
    是光轴到光线截距的径向距离。总是正的。
    drNfFx 2  
    RC
    . p<*n6E  
    是在主色差中光线截距到主光线的截距的径向距离。它总是正的。
    KR?-<  
    ZZ
    GyRU/0'BME  
    是在表面折射后光线路径在X-Z平面上投影的角度的正切。
    +*lSB%`aS  
    HH
    SI4M<'fK  
    是在表面折射后在Y-Z平面上光线路径投影的正切。
    )LKutN?tBy  
    UNI, m7~kRY514  
    UNR
    pR; AqDQ  
    UNI是在表面折射之前从表面法线出发的光线角度,以度数为单位,且始终为正。UNR是折射后的角度。这些量的目的是使防止非常陡峭的光线截距变得简单,这将引入非常高阶的像差,并且通常会阻碍优化程序的收敛。只要给出一个合理的目标角度,比如60或70度,如果当前角度超过这些值。其他可以影响陡峭角度的选项是DSLOPE像差和ASC。
    2PAo tD4+I  
    HFREQ
    FJ}/g ?  
    是光线最后遇到的HOE或光栅的局部光栅频率,单位cy/mm。沿条纹平面测量。
    s{'r'`z.  
    HSFREQ
    o3qBRT0[R  
    是沿表面测量的光栅频率,而不是垂直于条纹平面测量的。
    P)7SK&]r;=  
    FLUX
    m7cp0+Peo  
    是给定光线/表面截距处的光通量水平与轴点处的光通量水平之差,除以轴上光通量;给出光通量值的分数变化。如果系统处于OBG模式或使用的是OBA的高斯版本,则该计算包括cos**4衰减和切趾以及高斯衰减。小于零的值表示该区域的光通量降低。 m80QMosp  
    该特性可以用来控制光束映射,将高斯光束转换成平顶光束。要做到这一点,只需在几个区域将光通量定位为零。这样就可以使在这些点处的光束的平面度最小化。 rcY[jF  
    请记住,如果请求的表面在衍射孔径(如针孔)之后,这将不能很好地起作用,因为在这种情况下,表面上的光通量并不仅仅受几何光学的控制。同样,它不能用于校正cos**4,因为它将结果与主光线而不是光轴的结果相比较。较正这种现象,使用ILLUM像差。 "b|qyT* Sl  
    还有一个FLUX命令用来分析光通量的均匀性。
    ;[uJ~7e3  
    XG, YG, ZG
    Rm&i"  
    是光线的全局(X, Y, Z)坐标。
    B14z<x}Q  
    ZZG, HHG
    EO:i+e]=  
    是全局角度正切(见上面的ZZ、HH)。
    [qI, $ +  
    XL, YL, ZL, ZZL, HHL gG&2fV}l6  
    '>@ evrG  
    是对应的局部(X, Y, Z)坐标和角度正切。
    ")i4w{_y  
    XE, YE, ZE, ZZE, HHE
    Fnzv&  
    对应的EXTERNAL(X, Y, Z)坐标和角度正切。
    >E^sZmY[f-  
    ERROR
    s1?N&t8c  
    这种像差与其它的像差非常不同,并且只能单独使用,不用定义其它像差。它的目的是校正目前有光线故障而不能正常优化的透镜。可能永远都不应该请求这种异常,而是使用下面描述的自动版本。 mXAX%M U  
    SYNOPSYS使运行这个特性变得很容易。如果由于光线故障无法进行优化,请立即单击按钮。程序将创建并运行一个快速优化,用ERROR校正在AANT文件中第一个有问题的光线,在最近的PANT文件中使用当前变量。完成后,光线应该完全追迹。然后程序自动发出GDS命令,该命令将返回最后一个MACro,这应该是您的优化MACro。(一定不要在MACro的开头放置GET或FETCH;希望从ERROR像差得到改善的透镜开始)只有在首次尝试运行优化并遇到光线故障时,并且只有在以MACro的形式输入优化文件时,才使用此过程。 Dc}-wnga  
    虽然在此步骤之后有问题的光线通常会追迹,但其他光线仍然会出现故障。如果是这样,只需重复这个过程,再次单击此按钮。这将校正第一个仍然故障的光线,以这种方式可以将它们全部追迹。为了更快地收敛,最好在AANT文件的开始处放置要求最高的光线,这样它们将在早期得到修复。之后剩下的光线应该没问题。当然,镜头的构造可能非常糟糕,以至于即使多次使用这个功能也无法让光线通过,所以它不能保证起作用。但在大多数情况下都取得了优异的结果。 ^R! qxSj  
    但是,只有当当前定义的变量能够修复光线故障时,这个按钮才会起作用。如果没有,可能需要创建一个全新的MACro,只用这个像差,并包含一组您认为有效的新变量。(不过,在得到合理的结果之前,使用WorkSheet滑块修改镜头可能更容易一些。) 9V9K3xWn  
    如果预期一条或多条光线将无法追迹,可以通过在SYNOPSYS命令的第4个词中添加FIX这个词来简化事情。因此, '[I?G6  
              SYNOPSYS 20 0 FIX @9~6+BZOq  
    然后,当初始系统失败时,程序将自动运行修复程序,循环直到所有光线追迹。如果它在合理的时间内不收敛,您可以使用停止标志按钮中止进程。 ~Yb5F YE  
    要实现自己的误差像差,首先确定哪个光线的误差最大。(通常是全视场上边缘光线;请求TFAN,看看哪边最渐晕。)然后在评价函数中加入一个像差: qa.nm4"6+  
    M 1 1 A P ERROR 1 0 1    (for that ray) ;S7MP`o@  
    较正的误差是因为它是负的而最终产生MCS或TIR误差的平方根的参数值。在这个例子中,我们给它一个正目标,程序朝那个值优化镜头。但是,是否到达目标并不重要,因为只要光线追迹无误,评价函数就变为零,运行就终止了。然后可以用通常的评价函数进行优化。 ;vy"i  
    需要注意的是:如果使用Fix Ray按钮来运行这个功能,那么当错误纠正过程完成时,必须恢复原始变量和评价函数定义。为此,返回最后一个MACro,我们假定它包含PANT和AANT文件。然后,它将跳过该文件中的所有命令,除了PANT、AANT、DAMPING、SNAP和SYNOPSYS命令,以便在此之前的任何东西(比如GET命令)都不会改变已校正的镜头。
    5.q2<a :  
    DSLOPE
    4703\ HK  
    这个像差追迹光线以找到目标表面的截距坐标。返回值是表面本身在截距点处的斜率,总是正的,以度为单位。这是为了避免过于陡峭的表面可能难以统一镀膜。因此,表面12现在太陡,要使其在主光线点上变平到45度的斜率,可以用 a{GPAzO+  
    M 45 1 A P DSLOPE 1 0 0 0 12 9!NL<}]{  
    也可以用自动斜率控制来控制镜头中所有表面的陡度。 h'|{@X  
    我们可以用命令SLOPE来计算所有表面的当前斜率。在用这个像差控制斜率之前,最好先知道斜率值。然后试着一步一步地改变它。(太大的突然变化可能对镜头造成太大影响,以至于原本出色的设计在哪里都找不到。)
    ~+/IzckrG  
    9l]+ rs +  
    HBRAGG
    0L S,(v4  
    是HOE的光线截距角度和布拉格角之间的差。这是一个角度,单位为弧度,适用于最后一个被追迹的HOE。如果结构和回放波长不相同,则自动调整布拉格角以考虑这个差。
    -B*= V  
    HEFFIC
    &'TZU"_  
    是沿光线的S平面HOE效率的产物。对于HOE,使用了Kogelnik近似并包括波长和角度的影响。在多HOE系统中,要查看中间HOE之后的这个或先前的像差的结果,请在将要考虑的HOE之后指定一个表面编号。 ^mv F%"g  
    对于简单的DOE(用USS 16和USS 25),用标量衍射理论计算效率。在这种情况下,可以通过改变深度(blaze depth)来控制效率。
    6k|o<`~,  
    PL
    w/IYQC\v  
    是沿给定表面与前一个表面之间的光线的物理长度。无论光线方向如何,这个像差总是正的。与下面的OPL像差进行比较。
    g=XvqD<  
    OPL
    )+OI}  
    给出任意两个表面之间的光程长度。这里需要输入两个表面编号,而不是一个,例如: mCb(B48]%X  
    M 55.2 1 A P OPL 0 0 1 0 4 9 a`  s2 z  
    本例的目标是沿着表面4和表面9之间的轴向边缘光线的路径,其值为55.2。将物理路径乘以所请求色差中的局部折射率。这一特性目前并不适用于奇怪的光线(它总是导致错误);也不适用于GRIN,因为路径是弯曲的,折射率到处都在变化。只考虑物理路径,不考虑任何可能由HOE、GRATING或DOE引起的相位变化。
    | (JxtQqQg  
    ILLUM
    G3 rTzMO  
    这个像差将给定视场点的照度与轴点的照度比较。该程序发现在0.1区域处的极端光线和输入的HBAR、GBAR之间的立体角,找到主光线和光轴之间的角度(如果像面是平坦的并且非倾斜的,则该角度为表面法线),COS**4中的因子在视场点暗化,并将结果与轴上的情况进行比较。返回的像差是两者之比。因此,值为1.0意味着该视场点的照度与轴上的照度相同。 iVTC"v  
    在这种情况下,程序将忽略XEN和YEN参数。 Nj rF":'Y  
    这种计算不如ILLUM命令精确,考虑了VSET参数、吸收损耗、涂层效应,并追迹了大量的光线。尽管如此,它通常指示照度多么均匀。因为它假设像面是平面的,所以它可能不适合弯曲的像面。它还假设出瞳处的光线网格是入瞳处网格的线性映射,这通常不完全是这种情况。
    |-a5|3  
    HBAR
    ="Zr.g~8  
    是Y方向的分数物高。
    p.A_,iE  
    XEN
    MxQhkY-=  
    是X方向上的分数入瞳坐标。
    HkVnTC  
    YEN
    U5\^[~vW  
    是Y方向上的分数入瞳坐标。
    9~n`6;R  
    GBAR
    _kg<K D=P  
    是X方向的分数物高。
    Q,9"/@:c,  
    SN
    *?x$q/a  
    是要计算光线截距的表面编号。默认的表面是像面。不应该为OPD请求输入此参数,在像面无效。
    S81% iz.n  
    为了节省计算时间,该程序检查是否为之前的光线像差追迹XC、YC、RC、OPD或FLUX像差所需的主光线,并将在可能的情况下自动重新使用其坐标。M / L请求的可选SCR将迫使程序重新使用最后的主光线坐标。  :tBIo7  
    M / L请求的可选SR将导致程序重新使用前一个光线。例如,XA和YA都可以在单独的像差中给出单独的目标。
     
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