SYNOPSYS 光学设计软件课程十:近红外透镜案例
<\*)YKjn/@ 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。 *b;)7lj0h 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。 /5%'q~ 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): tE>FL • Entering beam radius 17.5 ^uo,LTq+ • Chief-ray angle 0.935 degrees %2RXrH2&H • Back focus distance 16.3 Qfe u3AT • Cell length 50 9u~C?w 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。 u!xgLf'` 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。 xb7!!PR 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。 wgDAb#Zuk 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。 hW~% :v 这是我们的SEARCH输入: i<&z'A6&]* CORE 16 PROJ wz+mFf DSEARCH 3 QUIET ! the best lens will show up in library location 3 (and also in PAD) SYSTEM ! system requirements follow tzl,r"k3 ID NIR EXAMPLE ! lens identification OBB 0 .935 17.5 ! specify the object :Gz$(!j1.' WAVL 1.97 1.53 1.06 ! and the wavelength range UNITS MM 5hqXMs END bSM|" W)`>'X` GOALS ! here we set the goals D}%VZA}]. ELEMENTS 5 ! since glass has a lower index, we’ll ask for 5. FNUM 1.428 DmoY],9I+p BACK 16 .1 ~m R^j TOTL 50 .1 ZS l K STOP FIRST ! there seems to be no reason to let the stop position vary STOP FIX ! so we put it in front and keep it there &=zJ MGa NPASS 100 DvN_}h^nX ANNEAL 200 20 jHMP"(] RSTART 300 ! a useful starting radius, AU*]D@H TSTART 1 ! and this thickness on each element to start with QUICK 60 90 d+Mogku2 FOV 0 .5 1 [L7S`Z FWT 2 1 1 //G&=i$ GLASS POS ! positive elements will use this glass type G D-FK61 I9TNUZq(' GLASS NEG ! and negative this type. G H-ZF88 7ey|~u2 END 5m;pHgkb 3b?-83a SPECIAL ! here we give requirements that are not defaults sS)tSt{C 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, $IKN7 ASC ! so rays do not approach the critical angle, and ASC so surfaces do not END ! get too close to the hemisphere point. yokZ>+jb bz&9]%S< GO ! this starts the process. PROJ 'o_ RC{k2" ),<h6$ 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。 oW7;t 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。 Pi&\GMzd 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。 Kd#64NSi$A PANT b9f5 VLIST RD ALL VLIST TH ALL END Z\-Gr
2k AANT AEC TDtHRhq7 ACC P qyIy xJ GSR 0.000000 2.000000 4 M 0.000000 hO3C _} GNR 0.000000 1.000000 4 M 0.500000 "|
oW6@ GNR 0.000000 1.000000 4 M 1.000000 ieyqp~+|4$ M 0.160000E+02 0.100000E+00 A BACK OOsd*nX/ M 0.500000E+02 0.100000E+00 A TOTL z ISy\uka 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.<!>o<t: ASC ! SO RAYS DO NOT APPROACH THE CRITICAL ANGLE, AND ASC SO SURFACES DO NOT END -mZ{.\9 SNAP/DAMP 1 u<@
55k SYNOPSYS 100 Tq6@
1j6p gn 9CZ 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。 |?fc]dl1] 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) k/xNqN( CORE 16 _*(:6,8 GSEARCH 3 QUIET LOG SURF ]o8~b- 1 3 5 7 9 87VXVI END Z=?qf$.} !hPe*pPVV) OFILE 'NIR_OPT.MAC' NAMES qmpU{fs G G-ZF52 G D-FK61 G H-ZF88 G H-F51 a'@?c_y;$ V> eJ END USE 2 GO :n?}G0y HQ|{!P\/?U 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 5a l44[ 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。 5.)/gK2$ 任务完成! 这是最终透镜的SPEC列表: Lop=._W SYNOPSYS>SPE s&OwVQ<M Boa?Ghg ID NIR EXAMPLE r(=3yd/G$ ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000000010110 22 A7:W0Gg LENS SPECIFICATIONS: |}roR{gc| 3412znM& SYSTEM SPECIFICATIONS \RP=Gf d7QQ5FiB OBJECT DISTANCE (TH0) INFINITE FOCAL LENGTH (FOCL) 49.9800 |c>A3 P$=B OBJECT HEIGHT (YPP0) INFINITE PARAXIAL FOCAL POINT 15.9992 ?9H.JR2s% MARG RAY HEIGHT (YMP1) 17.5000 IMAGE DISTANCE (BACK) 15.9992 |7T!rnr MARG RAY ANGLE (UMP0) 0.0000 CELL LENGTH (TOTL) 50.0025 ~&IL>2-B CHIEF RAY HEIGHT (YPP1) 0.0000 F/NUMBER (FNUM) 1.4280 >^Z! CHIEF RAY ANGLE (UPP0) 0.9350 GAUSSIAN IMAGE HT(GIHT) 0.8157 3?(||h{ ENTR PUPIL SEMI-APERTURE 17.5000 EXIT PUPIL SEMI-APERTURE 24.7688 >G+?X+9 ENTR PUPIL LOCATION 0.0000 EXIT PUPIL LOCATION -54.7406 4a~9?}V: IF*kLl? WAVL (uM) 1.970000 1.530000 1.060000 aKCXV[PO WEIGHTS 1.000000 1.000000 1.000000 k4-C*Gx$h COLOR ORDER 2 1 3 {=d\t<p*n UNITS MM xF{<-b APERTURE STOP SURFACE (APS) 1 SEMI-APERTURE 17.53054 ]HP FOCAL MODE ON L``K. DF MAGNIFICATION -4.99800E-11 POLARIZATION AND COATINGS ARE IGNORED. SURFACE DATA V#6`PD6 o' DXd[y SURF RADIUS THICKNESS MEDIUM INDEX V-NUMBER oM-@B'TK gasl%& 0 INFINITE INFINITE AIR MhB kr{8 1 83.04964 4.55863 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN N|1k6g=0 2 -90.13577 1.76097 AIR $NWI_F4 3 -61.20988 2.89016 H-ZF88 1.87811 26.89 GUANGMIN VL<)d- 4 -136.80545 1.00000 AIR ^\\cGJ&8c 5 26.01458 5.71573 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN I|$_[Sw 6 83.59388 25.92496 AIR /$x6//0If 7 24.21580 2.91205 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN DI!l.w5P_ 8 117.43058 2.36412 AIR Hp":r%) 9 -24.23661 2.87587 H-F51 1.60755 25.46 GUANGMIN Tr}c]IP* 10 -40.27187S 15.99923S AIR ZA ii"F IMG INFINITE L+QEFQ:r5 #,qikKjt2 KEY TO SYMBOLS @,sg^KB femAVx}go A SURFACE HAS TILTS AND DECENTERS B TAG ON SURFACE _" F(w"| G SURFACE IS IN GLOBAL COORDINATES L SURFACE IS IN LOCAL COORDINATES 4//Ww6W: O SPECIAL SURFACE TYPE P ITEM IS SUBJECT TO PICKUP i@_|18F]` S ITEM IS SUBJECT TO SOLVE M SURFACE HAS MELT INDEX DATA YKUs>tQ! T ITEM IS TARGET OF A PICKUP kF.PLn'iS THIS LENS HAS NO SPECIAL SURFACE TYPES THIS LENS HAS NO TILTS OR DECENTERS SYNOPSYS> n4CzReG ?(U>
)SvF 如果这些透镜机械方面也是合适,问题就解决了。 `&>!a 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! Xf9VW}`*8 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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