SYNOPSYS 光学设计软件课程十:近红外透镜案例
GqsV6kH 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。 U4-RI]Cpf 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。 @0PWbs$ 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): 5lD`qY • Entering beam radius 17.5 H/M]YUs/3 • Chief-ray angle 0.935 degrees +,YK}?e • Back focus distance 16.3 bws}'#-* • Cell length 50 s?m_zJh 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。 G)[gLD{g? 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。 Ih.)iTs~% 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。 c-&Q_lB 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。 A9@coP5 这是我们的SEARCH输入: (?'vT% CORE 16 PROJ {ixKc DSEARCH 3 QUIET ! the best lens will show up in library location 3 (and also in PAD) SYSTEM ! system requirements follow /*fx`0mY) ID NIR EXAMPLE ! lens identification OBB 0 .935 17.5 ! specify the object (-0d@eqw WAVL 1.97 1.53 1.06 ! and the wavelength range UNITS MM 6p&2A END V >eG\ ,Nw2cv}D GOALS ! here we set the goals $-pijBiz_ ELEMENTS 5 ! since glass has a lower index, we’ll ask for 5. FNUM 1.428 vv2[t BACK 16 .1 Ws0)B8y,| TOTL 50 .1 n+&8Uk STOP FIRST ! there seems to be no reason to let the stop position vary STOP FIX ! so we put it in front and keep it there 2^`k6V! NPASS 100 ndDF(qHr ANNEAL 200 20 h P WP6;Z RSTART 300 ! a useful starting radius, JBHPI@Qt% TSTART 1 ! and this thickness on each element to start with QUICK 60 90 4zhh**]B FOV 0 .5 1 zmD7]?| FWT 2 1 1 GY@:[u.& GLASS POS ! positive elements will use this glass type G D-FK61 Y=Ic<WHR GLASS NEG ! and negative this type. G H-ZF88 _]ZlGq!L END ct=K.m@E%X x\ #K2 SPECIAL ! here we give requirements that are not defaults r7V !M1 ACM 3 .1 1 ! auto edge control (AEC) and center thickness control (ACC) are defaults ACA ! but we add to these ACM, so thicknesses do not get too thin, ACA, qhTVsZ:{C ASC ! so rays do not approach the critical angle, and ASC so surfaces do not END ! get too close to the hemisphere point. R#y"SxD() 95j`^M)Q GO ! this starts the process. PROJ LcA7f'GVK /3hY[#e 在不到一分钟的时间内,该过程生成了它找到的10种最佳初始结构的图片。 z#`Qfvu6Hi 我们现在有一个非常好的5片式透镜,但它只有我们指定的两种玻璃材料。 现在是时候进行更全面的搜索了。 ~@Bw(! 查看MACEARCH DSEARCH_OPT .MAC,DSEARCH为我们构建了它,在新的编辑器窗口中打开。 X-"
+nThMn PANT 3rHn? VLIST RD ALL VLIST TH ALL END 0Ba]Zo Z AANT AEC `ItoL7bi ACC P x%ccNP0 GSR 0.000000 2.000000 4 M 0.000000 0uM&F[.x@g GNR 0.000000 1.000000 4 M 0.500000 cVMRSp GNR 0.000000 1.000000 4 M 1.000000 4,R"(ej M 0.160000E+02 0.100000E+00 A BACK nTtEv~a_n M 0.500000E+02 0.100000E+00 A TOTL OJA_OqVp$K 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, [r Nd7-j < ASC ! SO RAYS DO NOT APPROACH THE CRITICAL ANGLE, AND ASC SO SURFACES DO NOT END Yd~J( SNAP/DAMP 1 ! N!pvK; SYNOPSYS 100 8b-mW>xsA {fV$\^c 保存此MACro,保存名称为NIR_OPT.MAC。 这是我们执行GSEARCH时将反复运行的优化MACro,它将决定哪些玻璃应该放在哪些元件上。 s3@mk\?qMe 现在创建一个新的MACro(输入AEE以打开一个新编辑器,并在下面输入数据) KTot40osj CORE 16
F(lJ GSEARCH 3 QUIET LOG SURF :/$_eg0A 1 3 5 7 9 W{Z7= END kMLJa=]$ v{"yrC OFILE 'NIR_OPT.MAC' NAMES z>y#^f)r G G-ZF52 G D-FK61 G H-ZF88 G H-F51 ?tqJkL# !kb:g]X END USE 2 GO XHJ`C\xR \ %MsG 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 KkpbZ7\@ 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。 zv;xxAX 任务完成! 这是最终透镜的SPEC列表: }f}? |&q SYNOPSYS>SPE j6k"%QHf f2M*]{N ID NIR EXAMPLE UA~ 4O Q] ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000000010110 22 |`o1B;lc LENS SPECIFICATIONS: o%;ly =)g}$r
&< SYSTEM SPECIFICATIONS 9v-Y*\!w. f9kdO& OBJECT DISTANCE (TH0) INFINITE FOCAL LENGTH (FOCL) 49.9800 ?mK&Slh. OBJECT HEIGHT (YPP0) INFINITE PARAXIAL FOCAL POINT 15.9992 FAM:; F30 MARG RAY HEIGHT (YMP1) 17.5000 IMAGE DISTANCE (BACK) 15.9992 2T(+VeMQ= MARG RAY ANGLE (UMP0) 0.0000 CELL LENGTH (TOTL) 50.0025 |nLq4. CHIEF RAY HEIGHT (YPP1) 0.0000 F/NUMBER (FNUM) 1.4280 ='qVwM[' CHIEF RAY ANGLE (UPP0) 0.9350 GAUSSIAN IMAGE HT(GIHT) 0.8157 o37oR v] ENTR PUPIL SEMI-APERTURE 17.5000 EXIT PUPIL SEMI-APERTURE 24.7688 wWf_d jd ENTR PUPIL LOCATION 0.0000 EXIT PUPIL LOCATION -54.7406 's5rl m`q&[: WAVL (uM) 1.970000 1.530000 1.060000 [Y, L=p WEIGHTS 1.000000 1.000000 1.000000 XSK<hr0m COLOR ORDER 2 1 3 *
]bB7 UNITS MM cjg~?R APERTURE STOP SURFACE (APS) 1 SEMI-APERTURE 17.53054 (^g XO FOCAL MODE ON /2/aMF(J MAGNIFICATION -4.99800E-11 POLARIZATION AND COATINGS ARE IGNORED. SURFACE DATA LdNpb;* W+"^! p| SURF RADIUS THICKNESS MEDIUM INDEX V-NUMBER P3=#<Q. 'yA/sZ 0 INFINITE INFINITE AIR OUGkam0UK 1 83.04964 4.55863 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN z9OpxW@Ou 2 -90.13577 1.76097 AIR eu_ZsseZ 3 -61.20988 2.89016 H-ZF88 1.87811 26.89 GUANGMIN M,li\)J!& 4 -136.80545 1.00000 AIR w3>11bE 5 26.01458 5.71573 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN 4~FRE)8 6 83.59388 25.92496 AIR C^B$_? 7 24.21580 2.91205 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN @b^$h:H 8 117.43058 2.36412 AIR vbtZ5Gm 9 -24.23661 2.87587 H-F51 1.60755 25.46 GUANGMIN ,5}w]6bCr 10 -40.27187S 15.99923S AIR whHuV*K} IMG INFINITE >s"/uo zG 9D
Ph KEY TO SYMBOLS lfC]!=2%~8 :p]e4|R A SURFACE HAS TILTS AND DECENTERS B TAG ON SURFACE #rBfp|b]1 G SURFACE IS IN GLOBAL COORDINATES L SURFACE IS IN LOCAL COORDINATES tQNrDp+ O SPECIAL SURFACE TYPE P ITEM IS SUBJECT TO PICKUP x
lqP% S ITEM IS SUBJECT TO SOLVE M SURFACE HAS MELT INDEX DATA w4TQ4
Y T ITEM IS TARGET OF A PICKUP GtZ.'?- THIS LENS HAS NO SPECIAL SURFACE TYPES THIS LENS HAS NO TILTS OR DECENTERS SYNOPSYS> w <"mS*Q a9{NAyl<oo 如果这些透镜机械方面也是合适,问题就解决了。 ;sAGTq 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! v;;3 K*c> 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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