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|$- • Entering beam radius 17.5 7p.>\YtoR} • Chief-ray angle 0.935 degrees %Y]=1BRk} • Back focus distance 16.3 _]b3,%2 • Cell length 50 y%S1ZTScO 让我们从头开始,而不是尝试改变当前透镜中的材料,所有这些材料的折射率都大于2.0。 为此,我们将使用设计搜索程序。 但首先我们必须做出判断:如果我们只是运行DSEARCH并让它找到模型玻璃,它就不会得到任何在NIR上产生重大影响的玻璃。 (该模型代表了所有玻璃的平均值。)所以我们必须引导它。 !gF9k8\Yr$ 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 A vD 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\~GU*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>
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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$`
4;C[ STOP FIRST ! there seems to be no reason to let the stop position vary STOP FIX ! so we put it in front and keep it there P?LlJ5hn NPASS 100 YAVy9$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`Dbm 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$\Iu g7\,{Bw#E GO ! this starts the process. PROJ ^T5X)Nu{=C ~]HN9R^& 在不到一分钟的时间内,该过程生成了它找到的10种最佳初始结构的图片。 )+P]Vf\jH 我们现在有一个非常好的5片式透镜,但它只有我们指定的两种玻璃材料。 现在是时候进行更全面的搜索了。 \Q~8?p+ 查看MACEARCH DSEARCH_OPT .MAC,DSEARCH为我们构建了它,在新的编辑器窗口中打开。 NGC,lv PANT y [#pC<^ VLIST RD ALL VLIST TH ALL END ,Lpixnm] AANT AEC "_|oW n ACC P /E;y,o75 GSR 0.000000 2.000000 4 M 0.000000 DdQ;Q5| GNR 0.000000 1.000000 4 M 0.500000 VU`OO$,W GNR 0.000000 1.000000 4 M 1.000000 B* kcNlW 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: glD cUCF3 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\|=$2 OBJECT HEIGHT (YPP0) INFINITE PARAXIAL FOCAL POINT 15.9992 XE^)VLH: MARG RAY HEIGHT (YMP1) 17.5000 IMAGE DISTANCE (BACK) 15.9992 5T sU Qc MARG RAY ANGLE (UMP0) 0.0000 CELL LENGTH (TOTL) 50.0025 ]7-&V-Ct* CHIEF RAY HEIGHT (YPP1) 0.0000 F/NUMBER (FNUM) 1.4280 `:N# 'i CHIEF RAY ANGLE (UPP0) 0.9350 GAUSSIAN IMAGE HT(GIHT) 0.8157 mF` B# ENTR PUPIL SEMI-APERTURE 17.5000 EXIT PUPIL SEMI-APERTURE 24.7688 n]8<DX99Q0 ENTR PUPIL LOCATION 0.0000 EXIT PUPIL LOCATION -54.7406 z/i+EE dJ$"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-<5w7 9 hig2
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! M DF%\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。
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