SYNOPSYS 光学设计软件课程十:近红外透镜案例
7<;oz30G!L 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。 *|dK1'Xr 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。 6{HCF-cQd 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): U|%}B( • Entering beam radius 17.5 YnU)f@b# • Chief-ray angle 0.935 degrees !=,Y=5M, • Back focus distance 16.3 ">z3i`#C' • Cell length 50 jJNCNH*0 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。 QR'# ]k;>% 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。 {#k[-\|; 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。 8mKp PwG0 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。 #xw*;hW< 这是我们的SEARCH输入: !LwHKCj CORE 16 PROJ ]{\ttb%GX DSEARCH 3 QUIET ! the best lens will show up in library location 3 (and also in PAD) SYSTEM ! system requirements follow Gb\PubJ ID NIR EXAMPLE ! lens identification OBB 0 .935 17.5 ! specify the object poxF`a6e+ WAVL 1.97 1.53 1.06 ! and the wavelength range UNITS MM ; s/<wx-C END ()l3X.t,$ e@W+ehx" GOALS ! here we set the goals x'I!f? / & ELEMENTS 5 ! since glass has a lower index, we’ll ask for 5. FNUM 1.428 SI+Uq(k BACK 16 .1 ([dd)QU TOTL 50 .1 @
gWd
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 #6<1
=I'j NPASS 100 lnyfAq}w ANNEAL 200 20 F9u?+y-xb RSTART 300 ! a useful starting radius, y]fI7nu& TSTART 1 ! and this thickness on each element to start with QUICK 60 90 6~x'~T FOV 0 .5 1 =#S.t:HQ* FWT 2 1 1 daI_@k Y" GLASS POS ! positive elements will use this glass type G D-FK61 nOL"6%q GLASS NEG ! and negative this type. G H-ZF88 R;c9)>8L END
r_#dh JUpV(p"-r SPECIAL ! here we give requirements that are not defaults \H@1VgmR; 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, bH e'
U> ASC ! so rays do not approach the critical angle, and ASC so surfaces do not END ! get too close to the hemisphere point. @5S' 5)4pB Lr$Mk#'B GO ! this starts the process. PROJ Wjw,LwB zTw"5N 在不到一分钟的时间内,该过程生成了它找到的10种最佳初始结构的图片。 T+F]hv' 我们现在有一个非常好的5片式透镜,但它只有我们指定的两种玻璃材料。 现在是时候进行更全面的搜索了。 fx{8ERo 查看MACEARCH DSEARCH_OPT .MAC,DSEARCH为我们构建了它,在新的编辑器窗口中打开。 2+
cs^M3 PANT +SH{`7r VLIST RD ALL VLIST TH ALL END 6`e7|ilh6 AANT AEC *7jz(iX ACC P QkdcW>:a7 GSR 0.000000 2.000000 4 M 0.000000 "+ou!YK+ GNR 0.000000 1.000000 4 M 0.500000 zl|z4j'Irc GNR 0.000000 1.000000 4 M 1.000000 J{1H$[W~} M 0.160000E+02 0.100000E+00 A BACK Dp
](?Yr M 0.500000E+02 0.100000E+00 A TOTL PC#^L$cg} 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, T`ibulp ASC ! SO RAYS DO NOT APPROACH THE CRITICAL ANGLE, AND ASC SO SURFACES DO NOT END 05`"U#`: SNAP/DAMP 1 64zOEjra SYNOPSYS 100 -Lh7!d [8i)/5D4 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。 g4[VgmhJ 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) E[]5Od5# CORE 16 qUkMNo3 GSEARCH 3 QUIET LOG SURF =1l6(pJ 1 3 5 7 9 _5jT}I<k END lD/9:@q\V k2U*dn"9U OFILE 'NIR_OPT.MAC' NAMES :}lqu24K G G-ZF52 G D-FK61 G H-ZF88 G H-F51 4N,mcV 52e>f5m.
END USE 2 GO f<Hi=Qpm WEimJrAn 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 j<B9$8x& 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。 `<C<[JP:o 任务完成! 这是最终透镜的SPEC列表: hzqJ! SYNOPSYS>SPE 69g{oo YX0ysE*V:& ID NIR EXAMPLE "jFf}" ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000000010110 22 08`|C)Z! LENS SPECIFICATIONS: %c }V/v_h wGc7 SYSTEM SPECIFICATIONS }Y~Dk]* x#>V50E OBJECT DISTANCE (TH0) INFINITE FOCAL LENGTH (FOCL) 49.9800 NBYJ'nA%;f OBJECT HEIGHT (YPP0) INFINITE PARAXIAL FOCAL POINT 15.9992 K3yQ0k
| MARG RAY HEIGHT (YMP1) 17.5000 IMAGE DISTANCE (BACK) 15.9992 7zb^Z] MARG RAY ANGLE (UMP0) 0.0000 CELL LENGTH (TOTL) 50.0025 fK J-/{| CHIEF RAY HEIGHT (YPP1) 0.0000 F/NUMBER (FNUM) 1.4280 8D='N`cN+ CHIEF RAY ANGLE (UPP0) 0.9350 GAUSSIAN IMAGE HT(GIHT) 0.8157 D@O`"2 ENTR PUPIL SEMI-APERTURE 17.5000 EXIT PUPIL SEMI-APERTURE 24.7688 Ax;[ Em?I ENTR PUPIL LOCATION 0.0000 EXIT PUPIL LOCATION -54.7406 Y}:~6`-jj 2B
]q1>a! WAVL (uM) 1.970000 1.530000 1.060000 <+roY" WEIGHTS 1.000000 1.000000 1.000000 JE?rp1. COLOR ORDER 2 1 3 EhcJE;S) UNITS MM Y2u\~.;oq APERTURE STOP SURFACE (APS) 1 SEMI-APERTURE 17.53054 y6XOq> FOCAL MODE ON R6+)&:Ab{R MAGNIFICATION -4.99800E-11 POLARIZATION AND COATINGS ARE IGNORED. SURFACE DATA Aqyw j/O~8o& SURF RADIUS THICKNESS MEDIUM INDEX V-NUMBER cgg6E
O( ~KBa-i%o 0 INFINITE INFINITE AIR Hr|f(9xA 1 83.04964 4.55863 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN #De>EQ% 2 -90.13577 1.76097 AIR G;Li!H 3 -61.20988 2.89016 H-ZF88 1.87811 26.89 GUANGMIN `H+"7SO 4 -136.80545 1.00000 AIR 2Y
vr|] \8 5 26.01458 5.71573 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN G{U#9 6 83.59388 25.92496 AIR U'fP 7 24.21580 2.91205 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN :<QknU}dwy 8 117.43058 2.36412 AIR {213/@, 9 -24.23661 2.87587 H-F51 1.60755 25.46 GUANGMIN aZOn01v;!& 10 -40.27187S 15.99923S AIR X?5{2ulrI IMG INFINITE -@pjEI 2HE@!*z9H KEY TO SYMBOLS BI1M(d#1L" FlqGexY5 A SURFACE HAS TILTS AND DECENTERS B TAG ON SURFACE IPQRdBQ G SURFACE IS IN GLOBAL COORDINATES L SURFACE IS IN LOCAL COORDINATES 17LhgZs& O SPECIAL SURFACE TYPE P ITEM IS SUBJECT TO PICKUP uzYB`H< S ITEM IS SUBJECT TO SOLVE M SURFACE HAS MELT INDEX DATA <LHhs<M' T ITEM IS TARGET OF A PICKUP x/*lNG/ THIS LENS HAS NO SPECIAL SURFACE TYPES THIS LENS HAS NO TILTS OR DECENTERS SYNOPSYS> 5S~ H[>A" I652Fcj 如果这些透镜机械方面也是合适,问题就解决了。 <DF3!r 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! PTQ#8(_, 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。
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