SYNOPSYS 光学设计软件课程十:近红外透镜案例
_g/d/{-{Q 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。 !{CIP`P1 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。 r3U7`P 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): $peL1'Evo • Entering beam radius 17.5 N*|EfI|X • Chief-ray angle 0.935 degrees CHv
n8tk • Back focus distance 16.3 NpZ'pBl • Cell length 50 )e PQxx 让我们从头开始,而不是尝试改变当前透镜中的材料,所有这些材料的折射率都大于2.0。 为此,我们将使用设计搜索程序。 但首先我们必须做出判断:如果我们只是运行DSEARCH并让它找到模型玻璃,它就不会得到任何在NIR上产生重大影响的玻璃。 (该模型代表了所有玻璃的平均值。)所以我们必须引导它。 %A~. NNbS 打开玻璃库显示(MGT),选择Guangming列表,然后单击图表按钮并选择显示的选项。 D*~Q;q> 数据现在不在屏幕上,因此单击显示并使用鼠标滚轮缩小,直到看到一组红点。 然后用鼠标右键平移放大。单击“Full Name”按钮。 你应该看到下面的显示。 0'r}]Mws 记下圈出的四个玻璃名称:D-FK61,G-ZF52,H-ZH88和H-F51。 那些肯定与其它的玻璃不同。 我们将指示DSEARCH仅使用其中两个,然后使用全部四个进行全面的玻璃搜索。 A\rY~$Vr 这是我们的SEARCH输入: *!y04'p`< CORE 16 PROJ &$CyT6mb^ DSEARCH 3 QUIET ! the best lens will show up in library location 3 (and also in PAD) SYSTEM ! system requirements follow 9NVtvBA ID NIR EXAMPLE ! lens identification OBB 0 .935 17.5 ! specify the object @q<h.#9 WAVL 1.97 1.53 1.06 ! and the wavelength range UNITS MM nt|n[-} END ^0>^5l'n n8!|}J GOALS ! here we set the goals =v\}y+
Yh ELEMENTS 5 ! since glass has a lower index, we’ll ask for 5. FNUM 1.428 k7*-v/*S BACK 16 .1 I:=!,4S; TOTL 50 .1 rt vLLOIO STOP FIRST ! there seems to be no reason to let the stop position vary STOP FIX ! so we put it in front and keep it there W%ix|R^2] NPASS 100 :/=P6b; ANNEAL 200 20 W3\+51P RSTART 300 ! a useful starting radius, 4%nK0FAj TSTART 1 ! and this thickness on each element to start with QUICK 60 90 '!Va9m*w7 FOV 0 .5 1 l>`S<rGe FWT 2 1 1 sOWP0xY GLASS POS ! positive elements will use this glass type G D-FK61 :jTbzDqQ GLASS NEG ! and negative this type. G H-ZF88 }.|a0N 5 END s!YX<V mXJG &EA SPECIAL ! here we give requirements that are not defaults jK6dI
7h ACM 3 .1 1 ! auto edge control (AEC) and center thickness control (ACC) are defaults ACA ! but we add to these ACM, so thicknesses do not get too thin, ACA, rS\mFt X ASC ! so rays do not approach the critical angle, and ASC so surfaces do not END ! get too close to the hemisphere point. \J(~
Nv5! ;+f(1=x GO ! this starts the process. PROJ :X9;KoJl-V <]S
M$)=D 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。 E]a,2{&8< 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。 su\Lxv
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?K(MT&@ PANT U.^%7. VLIST RD ALL VLIST TH ALL END tJd/uQJ AANT AEC k~<ORnda ACC P ;erxB6* GSR 0.000000 2.000000 4 M 0.000000 P&o+ut: GNR 0.000000 1.000000 4 M 0.500000 dXt@x8E GNR 0.000000 1.000000 4 M 1.000000 @&G
%cW( M 0.160000E+02 0.100000E+00 A BACK o~:({ M 0.500000E+02 0.100000E+00 A TOTL * e,8o2C$ 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, f]Z9= ASC ! SO RAYS DO NOT APPROACH THE CRITICAL ANGLE, AND ASC SO SURFACES DO NOT END uX7"u*@Q*~ SNAP/DAMP 1 y>UQm|o<W SYNOPSYS 100 R<h:>.M gY-}!9kW] 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。 8.`5"9Vh 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) =%FhY^- CORE 16 &s.-p_4w^D GSEARCH 3 QUIET LOG SURF bb/A}<
zD 1 3 5 7 9 gavf$be
END }`$({\^w y3'K+?4 OFILE 'NIR_OPT.MAC' NAMES 4%jSqT@ G G-ZF52 G D-FK61 G H-ZF88 G H-F51 )lx;u.$4 OOus*ooo2 END USE 2 GO Mm"0Ip2" %`dVX
EO 透镜进一步改善。 到目前为止,透镜只有超过0.2波长的像差 x2]chN 看起来我们得到一个解决方案! 几乎没有初级或二级色差。 我们成功地用普通玻璃替换了不需要的材料,同时性能也比原来好得多。 Xdf;'|HO 任务完成! 这是最终透镜的SPEC列表: '! ;Xxe5 SYNOPSYS>SPE ^j_t{h)W(0 8`w#)6(V ID NIR EXAMPLE F,GG>(6c ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000000010110 22 #|l# LENS SPECIFICATIONS: PsS8b 98l- SYSTEM SPECIFICATIONS ^zS|O]Tx (TGG?V OBJECT DISTANCE (TH0) INFINITE FOCAL LENGTH (FOCL) 49.9800 r$d'[ZcX OBJECT HEIGHT (YPP0) INFINITE PARAXIAL FOCAL POINT 15.9992 RjR MARG RAY HEIGHT (YMP1) 17.5000 IMAGE DISTANCE (BACK) 15.9992 2mvp|<" MARG RAY ANGLE (UMP0) 0.0000 CELL LENGTH (TOTL) 50.0025 7bam`)n CHIEF RAY HEIGHT (YPP1) 0.0000 F/NUMBER (FNUM) 1.4280 v.H@Ey2 CHIEF RAY ANGLE (UPP0) 0.9350 GAUSSIAN IMAGE HT(GIHT) 0.8157 `~W ?a ENTR PUPIL SEMI-APERTURE 17.5000 EXIT PUPIL SEMI-APERTURE 24.7688 Z2\Xe~{ ENTR PUPIL LOCATION 0.0000 EXIT PUPIL LOCATION -54.7406 Ria*+.k@"B )d?L*X~y' WAVL (uM) 1.970000 1.530000 1.060000 n<7R6)j6 WEIGHTS 1.000000 1.000000 1.000000 q&k?$rn COLOR ORDER 2 1 3 :+S~N)0j^ UNITS MM ]M9r<x* APERTURE STOP SURFACE (APS) 1 SEMI-APERTURE 17.53054 EtvYIfemr FOCAL MODE ON Zo5.Yse MAGNIFICATION -4.99800E-11 POLARIZATION AND COATINGS ARE IGNORED. SURFACE DATA &uTK@ G+ &f>1/"lnd\ SURF RADIUS THICKNESS MEDIUM INDEX V-NUMBER jP"='6Vrw yy3-Xu4 0 INFINITE INFINITE AIR {W# VUB 1 83.04964 4.55863 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN Q pbzx/2h 2 -90.13577 1.76097 AIR Rlf#)4 3 -61.20988 2.89016 H-ZF88 1.87811 26.89 GUANGMIN m&r |