SYNOPSYS 光学设计软件课程十:近红外透镜案例
l(tOe 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。 {vyv7L 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。 q6`b26 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): 3H6lBF • Entering beam radius 17.5 0Bi.6r • Chief-ray angle 0.935 degrees KRMQtgahc • Back focus distance 16.3 b:]V`uF? • Cell length 50 |My4SoOF 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。 c*L\_Vx+ 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。 YU5(g^< 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。 dD|OSB7I7 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。 kw%};; 这是我们的SEARCH输入: e:n<EnT CORE 16 PROJ =Bhe'.]QSx DSEARCH 3 QUIET ! the best lens will show up in library location 3 (and also in PAD) SYSTEM ! system requirements follow `q*M4, ID NIR EXAMPLE ! lens identification OBB 0 .935 17.5 ! specify the object ~T,c"t2 WAVL 1.97 1.53 1.06 ! and the wavelength range UNITS MM k" PayyAC END yS(fILV K<Iv:5-2 GOALS ! here we set the goals ,-d0b0 ELEMENTS 5 ! since glass has a lower index, we’ll ask for 5. FNUM 1.428 q[W
0 N> BACK 16 .1 ^^as'Dk TOTL 50 .1 5aZ2j26 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 cacr=iX NPASS 100 ]J$eDbaEjT ANNEAL 200 20 BB*f4z$Y% RSTART 300 ! a useful starting radius, +&( Mgbna TSTART 1 ! and this thickness on each element to start with QUICK 60 90 5l 2 ? FOV 0 .5 1 ADP%QTdqFJ FWT 2 1 1 ,\ GLASS POS ! positive elements will use this glass type G D-FK61 k_5L4c:" GLASS NEG ! and negative this type. G H-ZF88 `e|0g"oP END :f}9($ Y^7$t^& SPECIAL ! here we give requirements that are not defaults !1DKLQ 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, nv%rJy*w[ ASC ! so rays do not approach the critical angle, and ASC so surfaces do not END ! get too close to the hemisphere point. EwC{R` ,3p~w5C/+[ GO ! this starts the process. PROJ (#Gw1 IsM}'. 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。 F{Jw^\ 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。 TKY*`?ct 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。 uU <=d PANT D=m9fFz VLIST RD ALL VLIST TH ALL END Raxrb=7 AANT AEC f'-i o<. ACC P F6OpN"UM' GSR 0.000000 2.000000 4 M 0.000000 ")dH,:#S GNR 0.000000 1.000000 4 M 0.500000 8I8
F/47x GNR 0.000000 1.000000 4 M 1.000000 v7jq@#- M 0.160000E+02 0.100000E+00 A BACK 4UlyxA~ M 0.500000E+02 0.100000E+00 A TOTL r(aLEJ"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, 57zSu3v4Y ASC ! SO RAYS DO NOT APPROACH THE CRITICAL ANGLE, AND ASC SO SURFACES DO NOT END Xti[[s J SNAP/DAMP 1 (\a]"g,]v SYNOPSYS 100 L,`Lggq- gp^5# 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。 k*E\B@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) WD2]&g CORE 16 $Ifmc`r1 GSEARCH 3 QUIET LOG SURF !?p%xj? 1 3 5 7 9 !\i\}feb END 2`>T oWN! V |/NB OFILE 'NIR_OPT.MAC' NAMES dC$Em@Nb G G-ZF52 G D-FK61 G H-ZF88 G H-F51 p|jV{P ^G.Xc\^w: END USE 2 GO Q6AC(n@:FV =aj/,Q] 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 ,TPISs 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。 r>" 任务完成! 这是最终透镜的SPEC列表: wS+^K SYNOPSYS>SPE .DR<Te OCJnjlV% ID NIR EXAMPLE `m?c;,\ ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000000010110 22 OQT;zqup LENS SPECIFICATIONS: J(%0z:exs }L3 oR SYSTEM SPECIFICATIONS '0uhD.|G
\ 3?LqJ OBJECT DISTANCE (TH0) INFINITE FOCAL LENGTH (FOCL) 49.9800 9@52Fg;mj OBJECT HEIGHT (YPP0) INFINITE PARAXIAL FOCAL POINT 15.9992 2?,EzBeal MARG RAY HEIGHT (YMP1) 17.5000 IMAGE DISTANCE (BACK) 15.9992 7L@K _ZJ MARG RAY ANGLE (UMP0) 0.0000 CELL LENGTH (TOTL) 50.0025 /.i.TQ] CHIEF RAY HEIGHT (YPP1) 0.0000 F/NUMBER (FNUM) 1.4280 @,u/w4 CHIEF RAY ANGLE (UPP0) 0.9350 GAUSSIAN IMAGE HT(GIHT) 0.8157 /yF QeE ENTR PUPIL SEMI-APERTURE 17.5000 EXIT PUPIL SEMI-APERTURE 24.7688 PSVc+s[Q+V ENTR PUPIL LOCATION 0.0000 EXIT PUPIL LOCATION -54.7406 Ucm :S- M57T2]8, WAVL (uM) 1.970000 1.530000 1.060000 &f^l^K5: WEIGHTS 1.000000 1.000000 1.000000 +
33@?fl. COLOR ORDER 2 1 3 xY U.D+RY UNITS MM 0B&Y]* APERTURE STOP SURFACE (APS) 1 SEMI-APERTURE 17.53054 9^Whg~{ FOCAL MODE ON '+vA\(K MAGNIFICATION -4.99800E-11 POLARIZATION AND COATINGS ARE IGNORED. SURFACE DATA 80&.JP. z$GoaS( SURF RADIUS THICKNESS MEDIUM INDEX V-NUMBER P=&o%K,:f Q7C;1aO 0 INFINITE INFINITE AIR _~tEw.fM5 1 83.04964 4.55863 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN AfP'EP0m 2 -90.13577 1.76097 AIR w'fT=v) 3 -61.20988 2.89016 H-ZF88 1.87811 26.89 GUANGMIN B`o]*"xkB 4 -136.80545 1.00000 AIR :ORR_f`> 5 26.01458 5.71573 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN Nl9I*x^e 6 83.59388 25.92496 AIR vRxM4O~" 7 24.21580 2.91205 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN oY|,GvCnK 8 117.43058 2.36412 AIR R8UYP=Kp 9 -24.23661 2.87587 H-F51 1.60755 25.46 GUANGMIN UybW26C;aU 10 -40.27187S 15.99923S AIR nF4a-H&Fo IMG INFINITE 0}FOV`n V$icWu KEY TO SYMBOLS x^y" < E55t*^` A SURFACE HAS TILTS AND DECENTERS B TAG ON SURFACE `S.ZS}~!F G SURFACE IS IN GLOBAL COORDINATES L SURFACE IS IN LOCAL COORDINATES bY2 C]r(n O SPECIAL SURFACE TYPE P ITEM IS SUBJECT TO PICKUP NeBsv= [- S ITEM IS SUBJECT TO SOLVE M SURFACE HAS MELT INDEX DATA |vMpXiMxxT T ITEM IS TARGET OF A PICKUP +:-57 THIS LENS HAS NO SPECIAL SURFACE TYPES THIS LENS HAS NO TILTS OR DECENTERS SYNOPSYS> ^/=#UQ*k `^Eae 如果这些透镜机械方面也是合适,问题就解决了。 EVUq--)~ 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! ?@t d 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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