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optics1210 2019-01-24 14:01

SYNOPSYS 光学设计软件课程十:近红外透镜案例

1B|8ZmFJj  
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。 k.<3HU  
设计红外透镜时的挑战是,寻找有用的光学材料且成本适宜。 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。 参考案例 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。

a5@z:i  
该透镜有三个材料为ZNS的镜片和一个材料为AS2S3的镜片,共有四个镜片。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): tF*szf|$-  
•    Entering beam radius 17.5 7p.>\YtoR}  
•    Chief-ray angle 0.935 degrees %Y]=1BRk}  
•    Back focus distance 16.3 _]b3,% 2  
•    Cell length 50 y%S1ZT ScO  
让我们从头开始,而不是尝试改变当前透镜中的材料,所有这些材料的折射率都大于2.0。 为此,我们将使用设计搜索程序。 但首先我们必须做出判断:如果我们只是运行DSEARCH并让它找到模型玻璃,它就不会得到任何在NIR上产生重大影响的玻璃。 (该模型代表了所有玻璃的平均值。)所以我们必须引导它。 !gF9k8\Yr$  
打开玻璃库显示(MGT),选择Guangming列表,然后单击图表按钮并选择显示的选项。
>-.e AvD  
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。
Z\~G U*Y.e  
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。 hn.bau[  
这是我们的SEARCH输入:
{Z> M  
    CORE 16 PROJ ^Dg <Ki  
    DSEARCH 3    QUIET    ! the best lens will show up in library location 3 (and also in PAD) SYSTEM            ! system requirements follow K{@3\5<  
    ID NIR EXAMPLE    ! lens identification OBB 0 .935 17.5    ! specify the object .Da'pOe  
    WAVL 1.97 1.53 1.06    ! and the wavelength range UNITS MM \P;rES'  
    END ('O}&F1  
Yw'NX5#)g  
    GOALS    ! here we set the goals G,f-.  
    ELEMENTS 5    ! since glass has a lower index, we’ll ask for 5. FNUM 1.428 %dMqpY7"  
    BACK 16 .1 Q8D&tJg  
    TOTL 50 .1 DZ$` 4;C[  
    STOP FIRST    ! there seems to be no reason to let the stop position vary STOP FIX    ! so we put it in front and keep it there P?LlJ 5hn  
    NPASS 100 YAVy9$N-  
    ANNEAL 200 20 Bj Wr5SJ  
    RSTART 300    ! a useful starting radius,  x}TS  
    TSTART 1    ! and this thickness on each element to start with QUICK 60 90 =-KMb`xT  
    FOV 0 .5 1 fpWg R4__  
    FWT 2 1 1  R'}95S<  
    GLASS POS    ! positive elements will use this glass type G D-FK61 qJPT%r  
    GLASS NEG    ! and negative this type. G H-ZF88 yF13Of^l./  
    END DC+b=IOz  
S0d~.ah30  
    SPECIAL    ! here we give requirements that are not defaults {2&m`D bm  
    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, yNg9X(U  
    ASC    ! so rays do not approach the critical angle, and ASC so surfaces do not END    ! get too close to the hemisphere point. #3$\Iu  
g7\,{Bw#E  
    GO    ! this starts the process. PROJ
^T5X)Nu{=C  
~]HN9R^&  
在不到一分钟的时间内,该过程生成了它找到的10种最佳初始结构的图片。
)+P]Vf\jH  
我们现在有一个非常好的5片式透镜,但它只有我们指定的两种玻璃材料。 现在是时候进行更全面的搜索了。
\Q~8?p+  
查看MACEARCH DSEARCH_OPT .MAC,DSEARCH为我们构建了它,在新的编辑器窗口中打开。
NGC,lv  
    PANT y [#pC<^  
    VLIST RD ALL VLIST TH ALL END ,Lpixnm]  
    AANT AEC "_|oWn  
    ACC    P /E;y,o75  
    GSR    0.000000    2.000000    4    M    0.000000 DdQ;Q5|  
    GNR    0.000000    1.000000    4    M    0.500000 VU`OO$,W  
    GNR    0.000000    1.000000    4    M    1.000000 B* kcN lW  
    M    0.160000E+02    0.100000E+00    A BACK )s_n  
    M    0.500000E+02    0.100000E+00    A TOTL ,`D~py,  
    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, p)aeH`;O  
    ASC    ! SO RAYS DO NOT APPROACH THE CRITICAL ANGLE, AND ASC SO SURFACES DO NOT END %`MQmXgM  
    SNAP/DAMP 1 ldha|s.*  
    SYNOPSYS    100
pM;vH]|  
4y:]DC"  
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。 IU FH:w]  
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)
/1N6X.Zb  
    CORE 16 MP Z3D9  
    GSEARCH 3 QUIET LOG SURF F{06 _T  
    1 3 5 7 9 d) f@ 5/<  
    END q6Rr.A  
>r`b_K  
    OFILE 'NIR_OPT.MAC' NAMES ~5Pb&+<$  
    G G-ZF52 G D-FK61 G H-ZF88 G H-F51 9. 'h^#C  
+#U|skl  
    END USE 2 GO
!+>v[(OzM  
=4V&*go*\  
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
^;!0j9"* :  
看起来我们得到一个解决方案! 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。 2M#M"LHo  
任务完成! 这是最终透镜的SPEC列表:
glDcUCF3  
    SYNOPSYS>SPE oSiMpQu08  
A.<H>=Z# O  
    ID NIR EXAMPLE ;g{qYj_  
    ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000000010110    22 O~j> ?  
    LENS SPECIFICATIONS: Grs]d-xI  
8n1'x;  
    SYSTEM SPECIFICATIONS |*Z$E$k:  
+uay(3m((  
    OBJECT DISTANCE    (TH0)    INFINITE    FOCAL LENGTH    (FOCL)    49.9800 7Q\|=$2  
    OBJECT HEIGHT    (YPP0)    INFINITE    PARAXIAL FOCAL    POINT    15.9992 XE^)VLH:  
    MARG RAY HEIGHT    (YMP1)    17.5000    IMAGE DISTANCE    (BACK)    15.9992 5T sUQc  
    MARG RAY ANGLE    (UMP0)    0.0000    CELL LENGTH    (TOTL)    50.0025 ]7-&V-Ct*  
    CHIEF RAY HEIGHT    (YPP1)    0.0000    F/NUMBER    (FNUM)    1.4280 `:N# 'i  
    CHIEF RAY ANGLE    (UPP0)    0.9350    GAUSSIAN IMAGE    HT(GIHT)    0.8157 mF` B#  
    ENTR    PUPIL SEMI-APERTURE    17.5000    EXIT PUPIL SEMI-APERTURE    24.7688 n]8<DX99Q0  
    ENTR    PUPIL LOCATION    0.0000    EXIT PUPIL LOCATION    -54.7406 z/i+EE  
dJ$"l|$$  
    WAVL (uM) 1.970000 1.530000 1.060000 @`\VBW  
    WEIGHTS    1.000000 1.000000 1.000000 $kR N h6  
    COLOR ORDER    2    1    3 G\|,5HED  
    UNITS    MM *s@Qtgu  
    APERTURE STOP SURFACE (APS)    1    SEMI-APERTURE    17.53054 74!oe u.>  
    FOCAL MODE    ON Gt9&)/#  
    MAGNIFICATION    -4.99800E-11 POLARIZATION AND COATINGS ARE IGNORED. SURFACE DATA \fr-<5w79  
 hi g2  
    SURF    RADIUS    THICKNESS    MEDIUM    INDEX    V-NUMBER xsWur(>]  
WJI[9@^I~  
    0    INFINITE    INFINITE    AIR THmb6^  
    1    83.04964    4.55863    D-FK61    1.48647    78.02 GUANGMIN SG6sw]x  
    2    -90.13577    1.76097    AIR ^vG8#A}]  
    3    -61.20988    2.89016    H-ZF88    1.87811    26.89 GUANGMIN 9UvXC)R1  
    4    -136.80545    1.00000    AIR ~-wPP{!  
    5    26.01458    5.71573    D-FK61    1.48647    78.02 GUANGMIN 1lv2@QH9  
    6    83.59388    25.92496    AIR =8U&[F  
    7    24.21580    2.91205    D-FK61    1.48647    78.02 GUANGMIN H'Yh2a`!o  
    8    117.43058    2.36412    AIR n3J53| %v  
    9    -24.23661    2.87587    H-F51    1.60755    25.46 GUANGMIN ,3nN[)dk  
    10    -40.27187S    15.99923S    AIR 2<M= L1\  
    IMG    INFINITE qzb<J=FAU  
@&[T _l  
    KEY TO SYMBOLS 0uBl>A7qhn  
(b`]M`Fc  
    A    SURFACE    HAS TILTS AND DECENTERS    B    TAG ON SURFACE bH"hX  
    G    SURFACE    IS IN GLOBAL COORDINATES    L    SURFACE IS IN LOCAL COORDINATES 1sYEZO;  
    O    SPECIAL    SURFACE TYPE    P    ITEM IS SUBJECT TO PICKUP ZvcJK4hi  
    S    ITEM IS    SUBJECT TO SOLVE    M    SURFACE HAS MELT INDEX DATA Z@hD(MS(C  
    T    ITEM IS    TARGET OF A PICKUP zt^48~ry  
    THIS LENS HAS NO SPECIAL SURFACE TYPES THIS LENS HAS NO TILTS OR DECENTERS SYNOPSYS>
:;t #\%L/  
sXNb}gJ  
如果这些透镜机械方面也是合适,问题就解决了。 610D% F  
1.97微米的透射率是多少? 输入FIND TRANS IN COLOR 1.它返回98.18%。 (此处膜层被忽略,因为透镜未处于偏振模式。)结果非常好! MDF%\Sx  
但如果返回值太低怎么办? 我们回到玻璃库并显示1.97微米的吸收 - 并选择具有较短数据条的玻璃。 毕竟,透镜设计完全取决于平衡,这些工具是最好的工具。

asdoptics 2019-03-03 22:03
优秀文章,支持!
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