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小火龙果

2023-06-05 15:12

SYNOPSYS 光学设计软件课程二十二：使用 SYNOPSYS 软件中的玻璃模型

当您在 SYNOPSYS 中改变光学玻璃的属性时，需要程序找到折射率 Nd 和阿贝数 Vd 的值，这些值将在商业玻璃库的边界内用来校正像差。该程序还必须计算镜头中每个波长的折射率，将随着波长而变化，其方式与真实玻璃的属性非常相似。这就是玻璃模型的意义所在。
通过 SpreadSheet 将模型玻璃插入镜头，或者使用键盘或 WorkSheet 更快速地插入镜头。例如，输入

CHG
1 GLM 1.6 55
END

使用指定的 Nd 和 Vd 值将模型玻璃指定给表面 1。您可以输入声明 PANT 文件
中的玻璃变量如下：

PANT
VY 1 GLM
VY 3 GBC
VY 5 GBF
VLIST GLM 1 5 8
VLIST GLM ALL
...
END

会将玻璃模型的玻璃全部设置为变量，而 VN sn GLM 强制定义材料为玻璃模型。在这种情况下，程序首先找到最接近当前玻璃的模型，然后从该模型开始。 GBC 和 GBF 用于沿着冕牌或火石边界改变玻璃。
玻璃边界很难控制。在优化期间，折射率通常变得非常高，很多元件的色散是无限的。这在数学上是很好的，但是这样的材料不存在 - 因此程序必须将玻璃模型约束到玻璃库的可用部分。要做到这一点，它会做一些聪明的事情：当其中一个玻璃试图越过左边或右边的边界时，程序会限制它的变化，使玻璃准确地到达边界;然后它重新定义该变量，将 GLM 变量改为 GBC（glass bounded, crown）或 GBF（ glass bounded, flint）变量。然后玻璃变量将沿着冕牌或火石边界向上或向下移动。结果，玻璃保留在玻璃图中，只留下一个变量，之前有两个变量。如果玻璃试图超过折射率的上限或下限，程序将再次减少更改，使其完全达到该边界。通过这种方式，玻璃模型变量始终保持在玻璃图边界内。
一旦玻璃被限定到冕牌或火石玻璃内，它就会保持在那个区间内。然而，有时会发生这样的情况：在设计得到很大改进之后，如果它离开边界，其中一个镜片会更好。这很容易测试：只需再次运行优化。透镜就会开始自由地移动，如果它改善了镜头，他们可以离开边界。

当然，您很难找到优化后的模型玻璃与选定供应商目录中的任何的实际玻璃完全一致，但这不是问题，因为您通常可以找到其属性与玻璃模型足够接近的玻璃。然后你只需替换那个玻璃并重新优化。但是许多高质量的设计必须在一定程度上补偿二次色散，并且为了使程序在考虑该像差的同时优化透镜，模型的部分色散应该与真实透镜的部分色散相当接近。
SYNOPSYS 使用多项式表达，在给定玻璃库坐标（Nd，Vd）的情况下，在可见光区域的任何波长处产生折射率，通过最小二乘法找到的系数适合整个 Schott
玻璃库。下图显示了 Schott 玻璃库，其中选择了 Graph 选项以显示部分 P（F， e）与 Ve。（使用 MGT 或 PAD 按钮打开玻璃库，选择 Schott，单击然后选择该选项。）

[attachment=118324]

[attachment=118325]

在这个例子中，我们准备了一个 8 片式镜头，玻璃模型分配如上面的红色圆圈所示。目标是使模型接近与真实透镜相同的分布，这确实有用。
现在我们将展示如何使玻璃模型匹配特殊的要求。一个很好的例子是为紫外光谱设计的镜头，我们被限制在 Ohara 玻璃公司的 iLine 玻璃。如何在这些玻璃的区域内改变玻璃模型？这是该镜头的玻璃库。（为了将显示屏限制在 iLine 玻璃上，我们选择了该单选按钮。）

[attachment=118326]

如果我们像往常一样改变 GLM 变量，我们可能会得到非常高折射率的材料，这些材料与 iLine 玻璃之一并不是非常接近。我们可以通过改变边界来防止这种情况发生。单击按钮，程序显示当前（在本例中为默认值）边界。

单击边界对话框上的 iLine 按钮。您可以看到 iLine 玻璃所在的区域。您还可以使用此对话框中的滑块调整边界。

[attachment=118327]

可以在 PANT 文件中指定四个参数来控制玻璃边界，上面显示的编辑框提供了 CBOUNDS 和 FBOUNDS 指令的数据。选择这些命令行，然后将它们复制粘贴到靠近顶部的 PANT 文件中。然后添加另一条线，给出 GLM 指数变量 1.6 的上限，其中 CUL（crown, upper limit）线。PANT 文件现在是

CBOUNDS 1.88 8.43 1.49 82.55
FBOUNDS 1.92 22.16 1.50 62.67
CUL 1.6
...

现在，当玻璃变化时，它们将保留在上面所示的区域内，我们可以毫不费力地找到与模型相匹配的 iLine 玻璃。
最后一点：当您为程序提供玻璃模型时，您将指定多项式的输入。实际折射率是在每个波长在模型的输出的返回值，两者通常略有不同。如果镜头被分配了 CDF 波长，它们将非常接近 - 但是如果您输入的光线是其他光线，那么您可以预期 SPEC（提供模型输入）的折射率列表与 PRT 的输出不同（其中列出输出折射率）。
我们发现这种玻璃模型非常有价值，可以找到透镜在玻璃库上的位置。在某些情况下，该程序甚至可以通过选择合适的玻璃来自行修正二次色差。

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