SYNOPSYS 光学设计软件课程十:近红外透镜案例
DxG8`}+ 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。 4R9y~~+ 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。 q) y<\cEO 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): KOhIk*AC' • Entering beam radius 17.5 uiaZ@ • Chief-ray angle 0.935 degrees /Hyi/D{ W • Back focus distance 16.3 )/BbASO$)Z • Cell length 50 A7zL\U4 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。 1-8G2e 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。 4u7^v1/ 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。 -~^sSLrbP 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。 "Pzh#rYY~W 这是我们的SEARCH输入: N"zm CORE 16 PROJ )Vpt.4IBd DSEARCH 3 QUIET ! the best lens will show up in library location 3 (and also in PAD) SYSTEM ! system requirements follow uX+ YH ID NIR EXAMPLE ! lens identification OBB 0 .935 17.5 ! specify the object > |(L3UA9 WAVL 1.97 1.53 1.06 ! and the wavelength range UNITS MM luCwP END T!t9`I0Zz otdm rw| GOALS ! here we set the goals SH6T\}X: ELEMENTS 5 ! since glass has a lower index, we’ll ask for 5. FNUM 1.428 rWip[>^ BACK 16 .1 NoT%z$1n TOTL 50 .1 |6b&khAM STOP FIRST ! there seems to be no reason to let the stop position vary STOP FIX ! so we put it in front and keep it there H~lvUHN NPASS 100 I$oqFF|D ANNEAL 200 20 $)VnHr `hy RSTART 300 ! a useful starting radius, >4nQ&b.u TSTART 1 ! and this thickness on each element to start with QUICK 60 90 Eb9n6Fg FOV 0 .5 1 $[+)N~ FWT 2 1 1
T}Ve:S GLASS POS ! positive elements will use this glass type G D-FK61 75H;6(7 GLASS NEG ! and negative this type. G H-ZF88 ,(z"s8N END f^G-ba #? 7g_ SPECIAL ! here we give requirements that are not defaults 1i;#cIG ACM 3 .1 1 ! auto edge control (AEC) and center thickness control (ACC) are defaults ACA ! but we add to these ACM, so thicknesses do not get too thin, ACA, `':G92}# ASC ! so rays do not approach the critical angle, and ASC so surfaces do not END ! get too close to the hemisphere point. #:tC^7qk xi15B5_Ps GO ! this starts the process. PROJ j-7aJj% aJ
J63aJ 在不到一分钟的时间内,该过程生成了它找到的10种最佳初始结构的图片。 axz.[L_elB 我们现在有一个非常好的5片式透镜,但它只有我们指定的两种玻璃材料。 现在是时候进行更全面的搜索了。 yhd]s0(! 查看MACEARCH DSEARCH_OPT .MAC,DSEARCH为我们构建了它,在新的编辑器窗口中打开。 3shd0q< PANT nt*K@ VLIST RD ALL VLIST TH ALL END !3 zN [@w, AANT AEC Dao=2JB{ ACC P =JN{j2xY GSR 0.000000 2.000000 4 M 0.000000
Jj~|2Zt GNR 0.000000 1.000000 4 M 0.500000 @oQ"FLF. GNR 0.000000 1.000000 4 M 1.000000 =!IoL7x M 0.160000E+02 0.100000E+00 A BACK - 9a4ej5 M 0.500000E+02 0.100000E+00 A TOTL q5\iQ2f{WV ACM 3 .1 1 ! AUTO EDGE CONTROL (AEC) AND CENTER THICKNESS CONTROL (ACC) ARE DEFAULTS ACA ! BUT WE ADD TO THESE ACM, SO THICKNESSES DO NOT GET TOO THIN, ACA, _Oy;:XN ASC ! SO RAYS DO NOT APPROACH THE CRITICAL ANGLE, AND ASC SO SURFACES DO NOT END &o'$uLF~Y SNAP/DAMP 1 e;9x%kNs! SYNOPSYS 100 1Hs'YzvY "&@{f:+ 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。 j5rMY=|F 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) 'CCAuN>J CORE 16 T%w5%{dqJ GSEARCH 3 QUIET LOG SURF ?b\oM
v5y 1 3 5 7 9 )Kq@ m1>@ END k \\e`= -!IeP]n#P OFILE 'NIR_OPT.MAC' NAMES Dw<bLSaW& G G-ZF52 G D-FK61 G H-ZF88 G H-F51 z[0tM&pv $0Un'"`S END USE 2 GO FA{(gib@9 ;Swy5z0=ro 透镜进一步改善。 到目前为止,透镜只有超过0.2波长的像差 ba^/Ar(B 看起来我们得到一个解决方案! 几乎没有初级或二级色差。 我们成功地用普通玻璃替换了不需要的材料,同时性能也比原来好得多。 Zm6|aHx8v 任务完成! 这是最终透镜的SPEC列表: C@u}tH
) SYNOPSYS>SPE NYc ;Zwv9 !1Nh`FN ID NIR EXAMPLE 'u6n,yRm ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000000010110 22 EF'8-* LENS SPECIFICATIONS: vK$wc~ L9d|7.b SYSTEM SPECIFICATIONS A+(+PfU =ba1::18 OBJECT DISTANCE (TH0) INFINITE FOCAL LENGTH (FOCL) 49.9800 T9uOOI OBJECT HEIGHT (YPP0) INFINITE PARAXIAL FOCAL POINT 15.9992 P 2)/!+`a MARG RAY HEIGHT (YMP1) 17.5000 IMAGE DISTANCE (BACK) 15.9992 gnw">H MARG RAY ANGLE (UMP0) 0.0000 CELL LENGTH (TOTL) 50.0025 0/uy'JvWru CHIEF RAY HEIGHT (YPP1) 0.0000 F/NUMBER (FNUM) 1.4280 YI2x*t! CHIEF RAY ANGLE (UPP0) 0.9350 GAUSSIAN IMAGE HT(GIHT) 0.8157 #szIYyk ENTR PUPIL SEMI-APERTURE 17.5000 EXIT PUPIL SEMI-APERTURE 24.7688 8L5O5F' ENTR PUPIL LOCATION 0.0000 EXIT PUPIL LOCATION -54.7406 ?%$~Bb _ 0{-?Wy WAVL (uM) 1.970000 1.530000 1.060000 2.'hr/. WEIGHTS 1.000000 1.000000 1.000000 8y;gs1d;A COLOR ORDER 2 1 3 HQMug UNITS MM S_38U APERTURE STOP SURFACE (APS) 1 SEMI-APERTURE 17.53054 3 6t^iV*3 FOCAL MODE ON *bUOd'vh MAGNIFICATION -4.99800E-11 POLARIZATION AND COATINGS ARE IGNORED. SURFACE DATA p5l|qs ,h<xY> SURF RADIUS THICKNESS MEDIUM INDEX V-NUMBER ,s/laZ)V gZ8JfA_\R( 0 INFINITE INFINITE AIR 1p=bpJC 1 83.04964 4.55863 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN yw{r:fy 2 -90.13577 1.76097 AIR 1'|gxYT 3 -61.20988 2.89016 H-ZF88 1.87811 26.89 GUANGMIN ()5X<=i 4 -136.80545 1.00000 AIR U65oh8x 5 26.01458 5.71573 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN wQa,ol_p 6 83.59388 25.92496 AIR rU|?3x 7 24.21580 2.91205 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN L
nyow} 8 117.43058 2.36412 AIR 9+ |W; 9 -24.23661 2.87587 H-F51 1.60755 25.46 GUANGMIN tJA"BP3f 10 -40.27187S 15.99923S AIR @76I8r5l IMG INFINITE t*`Sme]"B w:x[kA KEY TO SYMBOLS syCT)}T6z fNBI!= A SURFACE HAS TILTS AND DECENTERS B TAG ON SURFACE 4'Ya-xx G SURFACE IS IN GLOBAL COORDINATES L SURFACE IS IN LOCAL COORDINATES <k{_YRB O SPECIAL SURFACE TYPE P ITEM IS SUBJECT TO PICKUP g!OcWy)7 S ITEM IS SUBJECT TO SOLVE M SURFACE HAS MELT INDEX DATA [3x},KM T ITEM IS TARGET OF A PICKUP $F NH:r< THIS LENS HAS NO SPECIAL SURFACE TYPES THIS LENS HAS NO TILTS OR DECENTERS SYNOPSYS> E&f/*V^ r_kaS
als 如果这些透镜机械方面也是合适,问题就解决了。 `U&'71B^ 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! N#XC%66qy! 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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