SYNOPSYS 光学设计软件课程十:近红外透镜案例
Am=PUQF$ 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。 >gi{x|/ 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。 [>Kxm 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): <T.3ZZ% • Entering beam radius 17.5 C O%O<_C • Chief-ray angle 0.935 degrees )r|zi
Z {F • Back focus distance 16.3 $hE'b9qx • Cell length 50 A$"$`)P! 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。 Mi/'4~0Y 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。 ]kplb0` 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。 |C2.Zay 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。 n%ArA])_& 这是我们的SEARCH输入: yA>p[F CORE 16 PROJ piiQ DSEARCH 3 QUIET ! the best lens will show up in library location 3 (and also in PAD) SYSTEM ! system requirements follow X8l1xD ID NIR EXAMPLE ! lens identification OBB 0 .935 17.5 ! specify the object %{VI-CQ WAVL 1.97 1.53 1.06 ! and the wavelength range UNITS MM +!V%Q END {u=\-|t TcKKI GOALS ! here we set the goals NW>:Lz
?" ELEMENTS 5 ! since glass has a lower index, we’ll ask for 5. FNUM 1.428 _467~5JkU BACK 16 .1 8H`l" TOTL 50 .1 36Z`.E>~L 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 eNC5' Z NPASS 100 (_n8$3T75 ANNEAL 200 20 \7tvNa,C RSTART 300 ! a useful starting radius, (PrPH/$ TSTART 1 ! and this thickness on each element to start with QUICK 60 90 tAu|8aL FOV 0 .5 1 UUEDCtF) FWT 2 1 1 fUWm7>6VA> GLASS POS ! positive elements will use this glass type G D-FK61 #/v_h6$ GLASS NEG ! and negative this type. G H-ZF88 AA& dZjz END +VW]%6+ y $DB SPECIAL ! here we give requirements that are not defaults B)cb}.N: 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, z` ?xS ASC ! so rays do not approach the critical angle, and ASC so surfaces do not END ! get too close to the hemisphere point. ~V-
o{IA .6/p4OR| GO ! this starts the process. PROJ CY).I`aJ ;WAu]C| 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。 x
w83K 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。 ds[Z=_Ll 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。 n|,Vm@zV PANT :@ 8.t,| VLIST RD ALL VLIST TH ALL END .&Gtw
_ AANT AEC zr9Pm6Rl ACC P 3Co>3d_ GSR 0.000000 2.000000 4 M 0.000000 +~k,4 GNR 0.000000 1.000000 4 M 0.500000 9C~GL,uKs GNR 0.000000 1.000000 4 M 1.000000 <:7e4# M 0.160000E+02 0.100000E+00 A BACK tJ_@AcF M 0.500000E+02 0.100000E+00 A TOTL Oc+L^}elJ 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, O
xaua ASC ! SO RAYS DO NOT APPROACH THE CRITICAL ANGLE, AND ASC SO SURFACES DO NOT END N)y;owgo SNAP/DAMP 1 44{:UhJkx SYNOPSYS 100 yWk:u 5 1;[
<||K 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。 `/Jr8J_ 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) >Ez}r(QQ^ CORE 16 128 rly GSEARCH 3 QUIET LOG SURF A"ph!* i{ 1 3 5 7 9 J;Xz'0 END H.~+{jTr
'u%;6'y OFILE 'NIR_OPT.MAC' NAMES L`@&0Zk G G-ZF52 G D-FK61 G H-ZF88 G H-F51 _r)nbQm& EMH}VigR END USE 2 GO =|zLr" ^n5QKHD 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 /!8:/7r+W 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。 GuDD7~qxY 任务完成! 这是最终透镜的SPEC列表: =,Um;hU3r SYNOPSYS>SPE JkEQ@x -*j; ID NIR EXAMPLE a2)*tbM9\ ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000000010110 22 EHJc*WFPU- LENS SPECIFICATIONS: ^w}Ib']X 5d;K.O SYSTEM SPECIFICATIONS [beuDZA ~;a* Oxt OBJECT DISTANCE (TH0) INFINITE FOCAL LENGTH (FOCL) 49.9800 p)]^>-L OBJECT HEIGHT (YPP0) INFINITE PARAXIAL FOCAL POINT 15.9992 k)_#u;qmG MARG RAY HEIGHT (YMP1) 17.5000 IMAGE DISTANCE (BACK) 15.9992 Y{{,62D MARG RAY ANGLE (UMP0) 0.0000 CELL LENGTH (TOTL) 50.0025 &G,v*5N8$K CHIEF RAY HEIGHT (YPP1) 0.0000 F/NUMBER (FNUM) 1.4280 -0){C|,6 CHIEF RAY ANGLE (UPP0) 0.9350 GAUSSIAN IMAGE HT(GIHT) 0.8157 uty]-k ENTR PUPIL SEMI-APERTURE 17.5000 EXIT PUPIL SEMI-APERTURE 24.7688 `u)V9{ ENTR PUPIL LOCATION 0.0000 EXIT PUPIL LOCATION -54.7406 Ok"wec+, Gwk@X/q WAVL (uM) 1.970000 1.530000 1.060000 V:np cKpu WEIGHTS 1.000000 1.000000 1.000000 }z@hx@N/ COLOR ORDER 2 1 3 M/ \~ UNITS MM 8[XNFFUZs APERTURE STOP SURFACE (APS) 1 SEMI-APERTURE 17.53054 a[#BlH FOCAL MODE ON 2)H|/ MAGNIFICATION -4.99800E-11 POLARIZATION AND COATINGS ARE IGNORED. SURFACE DATA ^U1+D^AJ PSvRO%& SURF RADIUS THICKNESS MEDIUM INDEX V-NUMBER @72G*u\Wz t*$@QO 0 INFINITE INFINITE AIR VAz+J 1 83.04964 4.55863 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN Cu5
- w 2 -90.13577 1.76097 AIR EH%j$=@X 3 -61.20988 2.89016 H-ZF88 1.87811 26.89 GUANGMIN KJ
|1zCM 4 -136.80545 1.00000 AIR '/@VG_9L] 5 26.01458 5.71573 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN z}|'&O*.F 6 83.59388 25.92496 AIR #7) 6X:/O 7 24.21580 2.91205 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN Cr"hu; 8 117.43058 2.36412 AIR
#wcoLCjs) 9 -24.23661 2.87587 H-F51 1.60755 25.46 GUANGMIN OTm"Iwzu@ 10 -40.27187S 15.99923S AIR q9Wtu7/ IMG INFINITE gNBI?xs`p D=+sD"<| KEY TO SYMBOLS GR9F^Y) K{ ' 1IH^<b A SURFACE HAS TILTS AND DECENTERS B TAG ON SURFACE ^^mi@&ApLD G SURFACE IS IN GLOBAL COORDINATES L SURFACE IS IN LOCAL COORDINATES 7hQl,v< 5 O SPECIAL SURFACE TYPE P ITEM IS SUBJECT TO PICKUP gnec#j S ITEM IS SUBJECT TO SOLVE M SURFACE HAS MELT INDEX DATA r,\(Y@I T ITEM IS TARGET OF A PICKUP 8;@eY`0( THIS LENS HAS NO SPECIAL SURFACE TYPES THIS LENS HAS NO TILTS OR DECENTERS SYNOPSYS> C8-q<t#SF pgarGaeq 如果这些透镜机械方面也是合适,问题就解决了。 ^8*.r+7p 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! P^r8JhDJ 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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