SYNOPSYS 光学设计软件课程十:近红外透镜案例
zuj;T,R; 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。 #y`k$20" 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。 ^k9rDn/AW 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): ~g96o81V • Entering beam radius 17.5 =[8d@d\ • Chief-ray angle 0.935 degrees
`QAh5r" • Back focus distance 16.3 D1~^\)* • Cell length 50 $:HLRl{2E 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。 <wqRk< 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。 H.;yLL= 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。 R mgxf/ 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。 9w$7VW; 这是我们的SEARCH输入: ;op'V6iG CORE 16 PROJ V?WMj
$l< DSEARCH 3 QUIET ! the best lens will show up in library location 3 (and also in PAD) SYSTEM ! system requirements follow K+t];( ID NIR EXAMPLE ! lens identification OBB 0 .935 17.5 ! specify the object $u-lo| WAVL 1.97 1.53 1.06 ! and the wavelength range UNITS MM u;{T2T
END zXDd,ltm 9M19UP& GOALS ! here we set the goals 8Y]}Gb! ELEMENTS 5 ! since glass has a lower index, we’ll ask for 5. FNUM 1.428 | )S{(#k BACK 16 .1 qFGB'mIrFz TOTL 50 .1 zh
hGqz[K STOP FIRST ! there seems to be no reason to let the stop position vary STOP FIX ! so we put it in front and keep it there <X9T-b"$h NPASS 100 D)RdOldr ANNEAL 200 20 2w;G4 RSTART 300 ! a useful starting radius, CYMM*4# TSTART 1 ! and this thickness on each element to start with QUICK 60 90 rGAFp,}-f FOV 0 .5 1 3Y=,r!F.h FWT 2 1 1 |4LQ\'N& GLASS POS ! positive elements will use this glass type G D-FK61 (O<abB( GLASS NEG ! and negative this type. G H-ZF88 oO}>i0ax* END MgSp.<! G0^V!0I&O SPECIAL ! here we give requirements that are not defaults N_*u5mfQX 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, vJzx Py| ASC ! so rays do not approach the critical angle, and ASC so surfaces do not END ! get too close to the hemisphere point. ^S:cNRSW" )OS>9
kFH GO ! this starts the process. PROJ tzP@3+.w sL;z"N@PK 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。 eF*TLI<[^I 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。 CiHn;-b; 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。 CD$u=E
] PANT '&1 VLIST RD ALL VLIST TH ALL END QJniM"8v AANT AEC Pi^ECSzQu[ ACC P [Ja(ArO3|[ GSR 0.000000 2.000000 4 M 0.000000 m.|qVN GNR 0.000000 1.000000 4 M 0.500000 _-YL!oP GNR 0.000000 1.000000 4 M 1.000000 Kn3YI9 M 0.160000E+02 0.100000E+00 A BACK |
3hT { M 0.500000E+02 0.100000E+00 A TOTL -(|7`U ACM 3 .1 1 ! AUTO EDGE CONTROL (AEC) AND CENTER THICKNESS CONTROL (ACC) ARE DEFAULTS ACA ! BUT WE ADD TO THESE ACM, SO THICKNESSES DO NOT GET TOO THIN, ACA, A;b=E[iv ASC ! SO RAYS DO NOT APPROACH THE CRITICAL ANGLE, AND ASC SO SURFACES DO NOT END IH*U!_ ` SNAP/DAMP 1 H,01o5J SYNOPSYS 100 AD0ptHUBa 0#2T0zk 保存此MACro,保存名称为NIR_OPT.MAC。 这是我们执行GSEARCH时将反复运行的优化MACro,它将决定哪些玻璃应该放在哪些元件上。 i,C0o 现在创建一个新的MACro(输入AEE以打开一个新编辑器,并在下面输入数据) JsHxQ0Tw CORE 16 {-:4O\/ GSEARCH 3 QUIET LOG SURF d)pz 1 3 5 7 9 )ylv(qgV END \a9D[wk;@ MxFt;GgE8 OFILE 'NIR_OPT.MAC' NAMES >F_qa=t%[ G G-ZF52 G D-FK61 G H-ZF88 G H-F51 Qq@_Z=mt p=#'B*'w END USE 2 GO &/z+A{Hi IF,i^, 透镜进一步改善。 到目前为止,透镜只有超过0.2波长的像差 ^\Ue7,H- 看起来我们得到一个解决方案! 几乎没有初级或二级色差。 我们成功地用普通玻璃替换了不需要的材料,同时性能也比原来好得多。 )M&I)In' 任务完成! 这是最终透镜的SPEC列表: 35-DnTv SYNOPSYS>SPE wC4AVJJ^> GF$rPY[ ID NIR EXAMPLE "\wDS2M) ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000000010110 22 e3oYy#QNk LENS SPECIFICATIONS: ;p?42rCIcl Xs.$2 SYSTEM SPECIFICATIONS )VV4HoH]8 K{eqB!@j OBJECT DISTANCE (TH0) INFINITE FOCAL LENGTH (FOCL) 49.9800 y^0HCp{ OBJECT HEIGHT (YPP0) INFINITE PARAXIAL FOCAL POINT 15.9992 D]LFX/hlH MARG RAY HEIGHT (YMP1) 17.5000 IMAGE DISTANCE (BACK) 15.9992 @ ~0G$ MARG RAY ANGLE (UMP0) 0.0000 CELL LENGTH (TOTL) 50.0025 J, (U<%n CHIEF RAY HEIGHT (YPP1) 0.0000 F/NUMBER (FNUM) 1.4280 |e.3FjTH CHIEF RAY ANGLE (UPP0) 0.9350 GAUSSIAN IMAGE HT(GIHT) 0.8157 GA%"w=M\ ENTR PUPIL SEMI-APERTURE 17.5000 EXIT PUPIL SEMI-APERTURE 24.7688 xIq"[?m ENTR PUPIL LOCATION 0.0000 EXIT PUPIL LOCATION -54.7406 n9mM5H47 4jq`No_ WAVL (uM) 1.970000 1.530000 1.060000 5Tcl<Y6l WEIGHTS 1.000000 1.000000 1.000000 f0N)N}y COLOR ORDER 2 1 3 [1QkcR UNITS MM f6dE\ APERTURE STOP SURFACE (APS) 1 SEMI-APERTURE 17.53054 Q
T0IW(A FOCAL MODE ON Ot4; ,UZ MAGNIFICATION -4.99800E-11 POLARIZATION AND COATINGS ARE IGNORED. SURFACE DATA =F!",a~ /S2p ``E+ SURF RADIUS THICKNESS MEDIUM INDEX V-NUMBER !`d832 H *z0xxa 0 INFINITE INFINITE AIR hhh: rmEZl 1 83.04964 4.55863 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN \M3NasZ 2 -90.13577 1.76097 AIR s$+: F$Y0 3 -61.20988 2.89016 H-ZF88 1.87811 26.89 GUANGMIN b@Mng6R 4 -136.80545 1.00000 AIR GakmROZ@9 5 26.01458 5.71573 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN eaZ)1od 6 83.59388 25.92496 AIR (d GM;Dq8 7 24.21580 2.91205 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN u\Erta` 8 117.43058 2.36412 AIR ,*O{jc`( 9 -24.23661 2.87587 H-F51 1.60755 25.46 GUANGMIN hBY h90] 10 -40.27187S 15.99923S AIR 4BUK5)B IMG INFINITE ;)bF#@Q BSq;RG( KEY TO SYMBOLS 2)j#O \8@[bpI@g A SURFACE HAS TILTS AND DECENTERS B TAG ON SURFACE S:B-nI G SURFACE IS IN GLOBAL COORDINATES L SURFACE IS IN LOCAL COORDINATES 9<0$mE^: O SPECIAL SURFACE TYPE P ITEM IS SUBJECT TO PICKUP y 1jGf83 S ITEM IS SUBJECT TO SOLVE M SURFACE HAS MELT INDEX DATA D/%b@Ls2ze T ITEM IS TARGET OF A PICKUP }IalgQ(i THIS LENS HAS NO SPECIAL SURFACE TYPES THIS LENS HAS NO TILTS OR DECENTERS SYNOPSYS> 51FK~5 =+sIX3 如果这些透镜机械方面也是合适,问题就解决了。
^F{)4 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! 59%f|.Z) 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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