近红外透镜设计:SYNOPSYS 光学设计软件
a*g7uaoP 第8课展示了如何设计用于可见光谱的复消色差物镜。现在我们将设计一个用于波长1.06到1.97微米范围内的近红外透镜。 dP7nR1GS 设计红外透镜时的挑战是寻找在光谱范围内有用且其成本吸引人的光学材料。 本课程的任务是重新设计现有透镜,用普通光学玻璃替换一些不需要的材料。 参考系统为1.RLE,ID为MIT 1 TO 2UM LENS。 您可以检查该透镜并检查其性能。 将光扇图的比例设置为0.01 mm。 _>LI[yf{ 该透镜有三个材料微ZNS的透镜和一个材料为AS2S3透镜,共有四个透镜。我们希望尽可能避免使用这些材料。 我们需要匹配的一阶属性如下(尺寸以mm为单位): 'WC>
_L • Entering beam radius 17.5 b;O@|HK&~ • Chief-ray angle 0.935 degrees >B~vE2^tQ~ • Back focus distance 16.3 6~rO( • Cell length 50 Uh tk`2O 让我们从头开始,而不是尝试改变当前透镜中的材料,所有这些材料的折射率都大于2.0。 为此,我们将使用设计搜索程序。 但首先我们必须有些选择:如果我们只是运行DSEARCH并让它找到模型玻璃,它就不会得到任何在NIR上产生重大影响的不寻常的玻璃。 (该模型代表了所有玻璃的平均值。)所以我们必须引导它。 6M/*]jLq4 打开玻璃表显示(MGT),选择Guangming列表,然后单击图表按钮并选择显示的选项。 \d&/,?,Ey 数据现在不在屏幕上,因此单击显示并使用鼠标滚轮缩小,直到看到一组红点。 然后用鼠标右键平移放大。单击“Full Name”按钮。 你应该看到下面的显示。 N"M?kk, 记下圈出的四个玻璃名称:D-FK61,G-ZF52,H-ZH88和H-F51。 那些肯定与其它的玻璃不同。 我们将指示DSEARCH仅使用其中两个,然后使用全部四个进行全面的玻璃搜索。 $OAak 这是我们的SEARCH输入: 9!kH:Az[p CORE 16 PROJ 5x}XiMM DSEARCH 3 QUIET ! the best lens will show up in library location 3 (and also in PAD) SYSTEM ! system requirements follow t'.oty= ID NIR EXAMPLE ! lens identification OBB 0 .935 17.5 ! specify the object ^G*zFqa+` WAVL 1.97 1.53 1.06 ! and the wavelength range UNITS MM *Bj7\8cKC END {f12&t
p[&6hXTd GOALS ! here we set the goals Shm$>\~= ELEMENTS 5 ! since glass has a lower index, we’ll ask for 5. FNUM 1.428 yW!+:y_N_ BACK 16 .1 @8jc|X<A TOTL 50 .1 M#U #I:z% STOP FIRST ! there seems to be no reason to let the stop position vary STOP FIX ! so we put it in front and keep it there
5'mpd NPASS 100 j0eGg:: ANNEAL 200 20 ee7{5 RSTART 300 ! a useful starting radius, )dMXn2O TSTART 1 ! and this thickness on each element to start with QUICK 60 90 +kXj+2 FOV 0 .5 1 VY#:IE:T FWT 2 1 1 |rhCQ"H GLASS POS ! positive elements will use this glass type G D-FK61 OSDx GLASS NEG ! and negative this type. G H-ZF88 r'GD END Tam\,j
YcQ3:i SPECIAL ! here we give requirements that are not defaults `O'@TrI ACM 3 .1 1 ! auto edge control (AEC) and center thickness control (ACC) are defaults ACA ! but we add to these ACM, so thicknesses do not get too thin, ACA, 3!OO_ ASC ! so rays do not approach the critical angle, and ASC so surfaces do not END ! get too close to the hemisphere point. O6Gg?j
G9_M~N%a GO ! this starts the process. PROJ i,h) aV6l"A] 在不到一分钟的时间内,该过程生成了它找到的10种最佳配置的系统图片。 [:MpOl-KIz 我们现在有一个非常好的5元件透镜,但它只有我们指定的两种玻璃类型。 现在是时候进行更全面的搜索了。 {TWgR2?{C 查看MACEARCH DSEARCH_OPT .MAC,DSEARCH为我们方便地构建了它,并且应该在新的编辑器窗口中打开。 49;2tl;F PANT ~nSGN% VLIST RD ALL VLIST TH ALL END +~H mPQ AANT AEC #SR"Q`P ACC P \i +=tGY GSR 0.000000 2.000000 4 M 0.000000 }$zJdf,\ GNR 0.000000 1.000000 4 M 0.500000 vA(')"DDT GNR 0.000000 1.000000 4 M 1.000000 SjZ?keKZ M 0.160000E+02 0.100000E+00 A BACK &M6cCT]&M M 0.500000E+02 0.100000E+00 A TOTL :6
\?{xD ACM 3 .1 1 ! AUTO EDGE CONTROL (AEC) AND CENTER THICKNESS CONTROL (ACC) ARE DEFAULTS ACA ! BUT WE ADD TO THESE ACM, SO THICKNESSES DO NOT GET TOO THIN, ACA, ?Ww\D8yV& ASC ! SO RAYS DO NOT APPROACH THE CRITICAL ANGLE, AND ASC SO SURFACES DO NOT END _1?
PN8 SNAP/DAMP 1 x9Qa.Jmj SYNOPSYS 100 [p%OIqC`pB FQ72VY 保存此MACro,保存名称为NIR_OPT.MAC。 这是我们执行GSEARCH时将反复运行的优化MACro,它将决定哪些玻璃应该放在哪些元件上。 bN',-[E 现在创建一个新的MACro(输入AEE以打开一个新编辑器,并在下面输入数据) +EnJyli CORE 16 Q.d Hg7+D GSEARCH 3 QUIET LOG SURF 5X'com?T 1 3 5 7 9 DW,fh8 w
END }&o*ZY-1
BWz7m9T OFILE 'NIR_OPT.MAC' NAMES -c1$>+ G G-ZF52 G D-FK61 G H-ZF88 G H-F51 3}}#'5D
dF-d END USE 2 GO
r$7D;>*O{ ?D^l&`S 透镜进一步改善。 到目前为止,透镜只有超过0.2波长的像差 XP$ 1CWI 看起来我们有一个解决方案! 几乎没有初级或二级色差。 我们成功地用普通玻璃替换了不需要的材料,同时性能也比原来好得多。 lk5}bnd5 任务完成! 这是最终透镜的SPEC列表: 0k];%HV| SYNOPSYS>SPE u}[Z=V
_DAAD,'<a ID NIR EXAMPLE =}12S:Qhj ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000000010110 22 6
s+ Z LENS SPECIFICATIONS: L'>t:^QTh
`B^HW8 SYSTEM SPECIFICATIONS 54A ndyeA
8")1, OBJECT DISTANCE (TH0) INFINITE FOCAL LENGTH (FOCL) 49.9800 L%7?o: OBJECT HEIGHT (YPP0) INFINITE PARAXIAL FOCAL POINT 15.9992 h.\9a3B:r MARG RAY HEIGHT (YMP1) 17.5000 IMAGE DISTANCE (BACK) 15.9992 [}/\W`C MARG RAY ANGLE (UMP0) 0.0000 CELL LENGTH (TOTL) 50.0025
igV4nL CHIEF RAY HEIGHT (YPP1) 0.0000 F/NUMBER (FNUM) 1.4280 #hBDOXHPf CHIEF RAY ANGLE (UPP0) 0.9350 GAUSSIAN IMAGE HT(GIHT) 0.8157 a*8^M\>m4 ENTR PUPIL SEMI-APERTURE 17.5000 EXIT PUPIL SEMI-APERTURE 24.7688 41595x: ENTR PUPIL LOCATION 0.0000 EXIT PUPIL LOCATION -54.7406 6^L4wd7)
Y^? J3[@ WAVL (uM) 1.970000 1.530000 1.060000 SGU~LW& WEIGHTS 1.000000 1.000000 1.000000 FuYV}C COLOR ORDER 2 1 3 )32BM+f"77 UNITS MM ijYSYX@ APERTURE STOP SURFACE (APS) 1 SEMI-APERTURE 17.53054 0% FOCAL MODE ON |7jUf$Q\p MAGNIFICATION -4.99800E-11 POLARIZATION AND COATINGS ARE IGNORED. SURFACE DATA 7[l
"=
A@@Z?t. SURF RADIUS THICKNESS MEDIUM INDEX V-NUMBER nl 7=Nhh
kpkN GQ2 0 INFINITE INFINITE AIR V9 pKbX 1 83.04964 4.55863 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN CbJ ]}Z 2 -90.13577 1.76097 AIR 0<+=Ew5Z 3 -61.20988 2.89016 H-ZF88 1.87811 26.89 GUANGMIN m|O7@N 4 -136.80545 1.00000 AIR ;b[% L& 5 26.01458 5.71573 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN 1or4s{bmo 6 83.59388 25.92496 AIR Y%UfwbX!g 7 24.21580 2.91205 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN eeuTf 8 117.43058 2.36412 AIR H\f.a R= 9 -24.23661 2.87587 H-F51 1.60755 25.46 GUANGMIN 1RtbQ{2F; 10 -40.27187S 15.99923S AIR ,qgph^C IMG INFINITE dpO ZqhRs.
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R#pQ KEY TO SYMBOLS G<C[A
#:v e3gWl A SURFACE HAS TILTS AND DECENTERS B TAG ON SURFACE D]9I-| G SURFACE IS IN GLOBAL COORDINATES L SURFACE IS IN LOCAL COORDINATES C?bq7kD:H O SPECIAL SURFACE TYPE P ITEM IS SUBJECT TO PICKUP K h}Oiw S ITEM IS SUBJECT TO SOLVE M SURFACE HAS MELT INDEX DATA R4< |