| SYNOPSYS 光学设计软件课程十:近红外透镜案例
  x;S @bY  OI*H,Z"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。 n<,BmVQ
 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。
 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): kM6
Qp
 •    Entering beam radius 17.5 m 5.Zu.
 •    Chief-ray angle 0.935 degrees ?< />Z)
 •    Back focus distance 16.3 #cJ@uqR
 •    Cell length 50 -=="<0c
 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。 |pK!S
 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。 >?b!QU*a
 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。 PCvWS.{
 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。 ?[AD=rUC
 这是我们的SEARCH输入:
  wJ]d&::@h  vQCy\GiCORE 16 PROJ F2WKd1U
 DSEARCH 3    QUIET    ! the best lens will show up in library location 3 (and also in PAD) SYSTEM            ! system requirements follow sK{e*[I>W
 ID NIR EXAMPLE    ! lens identification OBB 0 .935 17.5    ! specify the object [
3Gf2_
 WAVL 1.97 1.53 1.06    ! and the wavelength range UNITS MM sB</DS
 END bOB\--:]
 .>S!ji
 GOALS    ! here we set the goals oRFq@g
 ELEMENTS 5    ! since glass has a lower index, we’ll ask for 5. FNUM 1.428 KXy6Eno
 BACK 16 .1  *hx
 TOTL 50 .1 .8R@2c`}Cs
 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 "[k3kAm
 NPASS 100 +TJCLZ..
 ANNEAL 200 20 
2iOV/=+
 RSTART 300    ! a useful starting radius, |=w@H]r
 TSTART 1    ! and this thickness on each element to start with QUICK 60 90 hrn+UL:d
 FOV 0 .5 1 7r!x1
 FWT 2 1 1 Wri<h:1
 GLASS POS    ! positive elements will use this glass type G D-FK61 )UR7i8]!0
 GLASS NEG    ! and negative this type. G H-ZF88 I0-MRU~[K
 END ZH8,KY"
 &HW9Jn
 SPECIAL    ! here we give requirements that are not defaults fl(wV.Je|
 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, 
;'|Ey
 ASC    ! so rays do not approach the critical angle, and ASC so surfaces do not END    ! get too close to the hemisphere point. (e~N q
 WMdg1J+~
 GO    ! this starts the process. PROJ
 Nc`L;CP
 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。 /7kC<
 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。 }OUt sh ]y
 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。
  #]	QZ  C]6O!Pb0PANT fex@,I&
 VLIST RD ALL VLIST TH ALL END cr3^6HB
 AANT AEC <YY 14p
 ACC    P {mg2pfhB!
 GSR    0.000000    2.000000    4    M    0.000000 k:;r2f
 GNR    0.000000    1.000000    4    M    0.500000 a9gLg
&
 GNR    0.000000    1.000000    4    M    1.000000 ]DcFySyv
 M    0.160000E+02    0.100000E+00    A BACK X8|,
 M    0.500000E+02    0.100000E+00    A TOTL 0S"MC9beg
 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, h0$iOE
 ASC    ! SO RAYS DO NOT APPROACH THE CRITICAL ANGLE, AND ASC SO SURFACES DO NOT END $i&zex{\
 SNAP/DAMP 1 _b 0&!l<
 SYNOPSYS    100
 Vksuu@cch
 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。 Da|z"I
x
 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)
  AH^/V}9H  DQ3<$0CORE 16 r@V!,k#S
 GSEARCH 3 QUIET LOG SURF ^W^OfY
 1 3 5 7 9 ;pAK_>
 END J5qZFD
 hb$Ce'}N
 OFILE 'NIR_OPT.MAC' NAMES jp,4h4C^)
 G G-ZF52 G D-FK61 G H-ZF88 G H-F51 7!  Nsm
 _f83-':W6
 END USE 2 GO
 TOt dUO
 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 V0@=^Bls
 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。 h`q1
 任务完成! 这是最终透镜的SPEC列表:
  ]gOy(\B  (?{MEwHGSYNOPSYS>SPE aN?zmkPpov
 [JiH\+XLPs
 ID NIR EXAMPLE 	qGo.WZ$
 ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000000010110    22 4Z*/WsCv
 LENS SPECIFICATIONS: X'srL j.
 %J(:ADu]
 SYSTEM SPECIFICATIONS e
,(mR+a8
 _>+Ld6.T6
 OBJECT DISTANCE    (TH0)    INFINITE    FOCAL LENGTH    (FOCL)    49.9800 ~ljXzD93Z
 OBJECT HEIGHT    (YPP0)    INFINITE    PARAXIAL FOCAL    POINT    15.9992 fhiM	U8(&
 MARG RAY HEIGHT    (YMP1)    17.5000    IMAGE DISTANCE    (BACK)    15.9992 Ui~>SN>s
 MARG RAY ANGLE    (UMP0)    0.0000    CELL LENGTH    (TOTL)    50.0025 kP:!/g
 CHIEF RAY HEIGHT    (YPP1)    0.0000    F/NUMBER    (FNUM)    1.4280 !L(^(;$Kgr
 CHIEF RAY ANGLE    (UPP0)    0.9350    GAUSSIAN IMAGE    HT(GIHT)    0.8157 (QEG4&9
 ENTR    PUPIL SEMI-APERTURE    17.5000    EXIT PUPIL SEMI-APERTURE    24.7688 0mE	0	j
 ENTR    PUPIL LOCATION    0.0000    EXIT PUPIL LOCATION    -54.7406 js(pC@<q5
 J1k>07}|
 WAVL (uM) 1.970000 1.530000 1.060000 _6Sp	QW
 WEIGHTS    1.000000 1.000000 1.000000 j#|ZP-=1_
 COLOR ORDER    2    1    3 4?kcv59
 UNITS    MM K;?+8(H
 APERTURE STOP SURFACE (APS)    1    SEMI-APERTURE    17.53054 e'~3oqSvR
 FOCAL MODE    ON >MZ/|`[M
 MAGNIFICATION    -4.99800E-11 POLARIZATION AND COATINGS ARE IGNORED. SURFACE DATA ="+#W6bZT
 ?uu*L6
 SURF    RADIUS    THICKNESS    MEDIUM    INDEX    V-NUMBER #qki
 ch]IzdD
 0    INFINITE    INFINITE    AIR kiEa<-]
 1    83.04964    4.55863    D-FK61    1.48647    78.02 GUANGMIN HMXE$d=[
 2    -90.13577    1.76097    AIR :WEDAFq0
 3    -61.20988    2.89016    H-ZF88    1.87811    26.89 GUANGMIN 6nn*]|7
 4    -136.80545    1.00000    AIR t@(HF-4~=
 5    26.01458    5.71573    D-FK61    1.48647    78.02 GUANGMIN |!ELV7?(
 6    83.59388    25.92496    AIR dtDFoETz
 7    24.21580    2.91205    D-FK61    1.48647    78.02 GUANGMIN )0`C@um
 8    117.43058    2.36412    AIR ,1`z"7\W
 9    -24.23661    2.87587    H-F51    1.60755    25.46 GUANGMIN 10&8-p1/mc
 10    -40.27187S    15.99923S    AIR K4;'/cS
 IMG    INFINITE -Sx\Xi"<o=
 D+z?wuXk
 KEY TO SYMBOLS YWe"zz
 #9xd[A:	N
 A    SURFACE    HAS TILTS AND DECENTERS    B    TAG ON SURFACE ReI/]#Us
 G    SURFACE    IS IN GLOBAL COORDINATES    L    SURFACE IS IN LOCAL COORDINATES 5>j)kx=J9
 O    SPECIAL    SURFACE TYPE    P    ITEM IS SUBJECT TO PICKUP g,95T	Bc
 S    ITEM IS    SUBJECT TO SOLVE    M    SURFACE HAS MELT INDEX DATA -VTkG]{`Ir
 T    ITEM IS    TARGET OF A PICKUP tj4VWJK
 THIS LENS HAS NO SPECIAL SURFACE TYPES THIS LENS HAS NO TILTS OR DECENTERS SYNOPSYS>
 pxf$1
 如果这些透镜机械方面也是合适,问题就解决了。 U,q\emR
 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! jvFTR'R)=
 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。
 |