SYNOPSYS 光学设计软件课程十:近红外透镜案例
T;B FO5G@ 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。 EgPL+qL 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。 +$L}B-F 该透镜有三个材料为ZNS的镜片和一个材料为AS2S3的镜片,共有四个镜片。我们希望尽可能避免使用这些材料。 我们需要匹配的一阶属性如下(尺寸以mm为单位): [7PC\ • Entering beam radius 17.5 ;\A_-a_(# • Chief-ray angle 0.935 degrees OHAU@*[lM • Back focus distance 16.3 d:>^]5cE& • Cell length 50 0U%tjYk( 让我们从头开始,而不是尝试改变当前透镜中的材料,所有这些材料的折射率都大于2.0。 为此,我们将使用设计搜索程序。 但首先我们必须做出判断:如果我们只是运行DSEARCH并让它找到模型玻璃,它就不会得到任何在NIR上产生重大影响的玻璃。 (该模型代表了所有玻璃的平均值。)所以我们必须引导它。 EMe1!) 打开玻璃库显示(MGT),选择Guangming列表,然后单击图表按钮并选择显示的选项。 N}nE9z5 数据现在不在屏幕上,因此单击显示并使用鼠标滚轮缩小,直到看到一组红点。 然后用鼠标右键平移放大。单击“Full Name”按钮。 你应该看到下面的显示。 mYo~RXKGF 记下圈出的四个玻璃名称:D-FK61,G-ZF52,H-ZH88和H-F51。 那些肯定与其它的玻璃不同。 我们将指示DSEARCH仅使用其中两个,然后使用全部四个进行全面的玻璃搜索。 }[|9vF"g.y 这是我们的SEARCH输入: O,
eoO,gB CORE 16 PROJ ^#e|^]]
L DSEARCH 3 QUIET ! the best lens will show up in library location 3 (and also in PAD) SYSTEM ! system requirements follow w+')wyB ID NIR EXAMPLE ! lens identification OBB 0 .935 17.5 ! specify the object rlh:|#GTJ WAVL 1.97 1.53 1.06 ! and the wavelength range UNITS MM Xa>'DO2 END 8 0nu^_ +`"Tn`O GOALS ! here we set the goals ]SAY\;,_ ELEMENTS 5 ! since glass has a lower index, we’ll ask for 5. FNUM 1.428 fCNQUK{Gs5 BACK 16 .1 B2$cY;LH TOTL 50 .1 .53 M! 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 aKW-(5<JW NPASS 100 a8)2I~j ANNEAL 200 20 & .1-6 RSTART 300 ! a useful starting radius, ]pB5cq7o TSTART 1 ! and this thickness on each element to start with QUICK 60 90 w3
vZ}1| FOV 0 .5 1 cX1?4e8 FWT 2 1 1 r$4d4xtK GLASS POS ! positive elements will use this glass type G D-FK61 PhuHfw4$y, GLASS NEG ! and negative this type. G H-ZF88 PJm@fK(j END j<
h1s% |PYyhY SPECIAL ! here we give requirements that are not defaults go=xx.WJ 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, #w5%^HwO ASC ! so rays do not approach the critical angle, and ASC so surfaces do not END ! get too close to the hemisphere point. onmkg}&_ pLF,rOb GO ! this starts the process. PROJ
ZaaBg Kp7)my 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。 8q]"CFpa 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。 H~#$AD+H 查看MACEARCH DSEARCH_OPT .MAC,DSEARCH为我们构建了它,在新的编辑器窗口中打开。 E|-5=!]fX PANT 32 j){[PL3 VLIST RD ALL VLIST TH ALL END v~AshmP AANT AEC f-i5tnh ACC P ]Q.S Is GSR 0.000000 2.000000 4 M 0.000000 X7K{P_5l GNR 0.000000 1.000000 4 M 0.500000 ]b;a~Y0 GNR 0.000000 1.000000 4 M 1.000000 fO5L[U^` M 0.160000E+02 0.100000E+00 A BACK wpN [0^M-0 M 0.500000E+02 0.100000E+00 A TOTL #+Bz$CO 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, 5FB3w48 ASC ! SO RAYS DO NOT APPROACH THE CRITICAL ANGLE, AND ASC SO SURFACES DO NOT END )R<93`q SNAP/DAMP 1 v0\M$@N[ SYNOPSYS 100 KRd'!bG=1 89 m., 保存此MACro,保存名称为NIR_OPT.MAC。 这是我们执行GSEARCH时将反复运行的优化MACro,它将决定哪些玻璃应该放在哪些元件上。 6*$A/D 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) EGv]K| CORE 16 qh}+b^Wi GSEARCH 3 QUIET LOG SURF .i )K#82 1 3 5 7 9 KMfIp:~ END p;o "i_! U. <c#S OFILE 'NIR_OPT.MAC' NAMES kda*rl~c G G-ZF52 G D-FK61 G H-ZF88 G H-F51 )~$ejS rcLF:gd]E END USE 2 GO i,RbIZnJ VFq\{@-
% 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 BUi,+NdIk 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。 NODg_J~T 任务完成! 这是最终透镜的SPEC列表: ,=@WE>ip SYNOPSYS>SPE }YC=q I
WT|dA > ID NIR EXAMPLE k'F*uS
ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000000010110 22 4R01QSbd LENS SPECIFICATIONS: [zP}G?( ZV5IZ&V! SYSTEM SPECIFICATIONS j)Q}5M %,S:^Rvv OBJECT DISTANCE (TH0) INFINITE FOCAL LENGTH (FOCL) 49.9800 ~(c<M>Q8 OBJECT HEIGHT (YPP0) INFINITE PARAXIAL FOCAL POINT 15.9992 6P(jc MARG RAY HEIGHT (YMP1) 17.5000 IMAGE DISTANCE (BACK) 15.9992 3-;<G MARG RAY ANGLE (UMP0) 0.0000 CELL LENGTH (TOTL) 50.0025 x>K,{{B)X CHIEF RAY HEIGHT (YPP1) 0.0000 F/NUMBER (FNUM) 1.4280 KF#qz2S CHIEF RAY ANGLE (UPP0) 0.9350 GAUSSIAN IMAGE HT(GIHT) 0.8157 9w0v?%%_ ENTR PUPIL SEMI-APERTURE 17.5000 EXIT PUPIL SEMI-APERTURE 24.7688 D}ZPgt#
ENTR PUPIL LOCATION 0.0000 EXIT PUPIL LOCATION -54.7406 pK>/c>de gm:Y@6W WAVL (uM) 1.970000 1.530000 1.060000 8<6@O WEIGHTS 1.000000 1.000000 1.000000 `5x0p a COLOR ORDER 2 1 3 $K\;sn; |: UNITS MM I&1.}{G>F APERTURE STOP SURFACE (APS) 1 SEMI-APERTURE 17.53054 )g-0b@z!n FOCAL MODE ON E.*wNah"U MAGNIFICATION -4.99800E-11 POLARIZATION AND COATINGS ARE IGNORED. SURFACE DATA CAA3-"Cwi 97>|eDc Y SURF RADIUS THICKNESS MEDIUM INDEX V-NUMBER uE,TEa9; 1]8Hpd 0 INFINITE INFINITE AIR 51AA,"2[_ 1 83.04964 4.55863 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN $b_~ 2 -90.13577 1.76097 AIR fgo3Gy*# 3 -61.20988 2.89016 H-ZF88 1.87811 26.89 GUANGMIN tB}W
)Eb 4 -136.80545 1.00000 AIR 9CIQRc 5 26.01458 5.71573 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN =zp{ ^mC 6 83.59388 25.92496 AIR yRhD< |