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    [原创]SYNOPSYS 光学设计软件课程八:复消色差 [复制链接]

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    离线optics1210
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2018-08-21
    — 本帖被 cyqdesign 从 光学理论,设计与产业化 移动到本区(2018-12-29) —

    本课程介绍比使用简单的双胶合透镜,使色差校正更好的透镜。Rutten&van Venrooij的书《望远镜光学》(Telescope Optics)给出了如何设计的简要描述。它的要点是,必须使用满足某些特性的三种不同玻璃。可以通过检查玻璃库显示器选择它们。为了说明,我们将从使用Schott目录中的玻璃类型N-SK4,N-KZFS4和N-BALF10开始设计。以下是初始透镜结构

        RLE

        ID F10 APO

        WAVL .6500000 .5500000 .4500000

        APS    3

        UNITS INCH

        OBB    0.00    0.5    2.00000    -0.01194    0.00000    0.00000    2.00000

            0 AIR

            1    RAD    -300.4494760791975    TH    0.58187611

            1    N1 1.60978880 N2 1.61494395 N3    1.62386887

            1    GTB S    'N-SK4    '

            2    RAD    -7.4819193194388    TH    0.31629961    AIR

            2    AIR

            3    RAD    -6.8555018049530    TH    0.26355283

            3    N1 1.60953772 N2 1.61628830 N3    1.62823445

            3    GTB S    'N-KZFS4    '

            4    RAD    5.5272935517214    TH    0.04305983    AIR

            4    AIR

            5    RAD    5.6098999521052    TH    0.53300999

            5    N1 1.66610392 N2 1.67304720 N3    1.68543133

            5    GTB S    'N-BAF10    '

            6    RAD    -27.9819596092866    TH    39.24611007    AIR

            6    AIR

            6    CV    -0.03573731

            6    UMC    -0.05000000

            6    TH    39.24611007

            6    YMT    0.00000000

            7    RAD    -11.2104527948015    TH    0.00000000    AIR

        END

    打开此文件,打开SketchPAD(PAD),然后单击GlassTable按钮。从打开的框中选择Schott列表。显示如下:

    这显示了Schott玻璃库,单击图表按钮...

    ...然后选择Plot P(F,e) vs. Ve

    显示发生了变化,现在横坐标是e线的V-number (0.54607 um),纵坐标是数量(NF – Ne)/(NF – NC)。

    复消色差理论表明必须选择三个不在同一直线上的玻璃。 他们必须形成一个三角形,面积越大越好。 绿色圆圈显示的现有玻璃。他们工作得很好 - 但我们希望可以做得更好。

    单击旁边带有数字“1”的绿色圆圈。 那是目前表面上的玻璃1,N-SK4。 现在单击Properties按钮,查看此玻璃的属性,如下所示。

    这种玻璃物理性质不是那么稳定:湿度等级为3,酸敏感度为5.让我们看看我们是否能为第一个透镜找到更好的玻璃。 (第一个镜片将与空气接触,物理稳定性非常重要。)再次单击“图形”按钮,然后单击“酸敏感度”单选按钮,然后单击“确定”。 在绿色圆圈附近根据需要滑动鼠标滚轮,使局部图像变得更大,然后单击Full Name按钮。

    现在,您可以看到穿过玻璃位置的红色垂直线,显示酸敏感度。玻璃N-SK4的线条相当长,因为该玻璃不是很耐用。在左边你看到N-BAK2,根本没有线(它是最好的类别)。在右侧窗口中显示玻璃名称的地方单击该位置...

    ...再次单击“属性”按钮。很好!该玻璃的酸等级为1,耐湿性更好,价格也更低。 我们没有理由不使用它而是去使用之前的N-SK4。 在表面框中输入表面编号(1),然后单击\Apply/。 玻璃N-BAK2现在分配给表面1。

    现在通过删除名称(click Spots Only),选择Graph,来清除显示,然后选择No Graph and OK。

    当然透镜没有针对这种玻璃进行优化,因此我们必须运行优化程序。 这是一个可以完成这项工作的MACro。

        PANT

        VLIST RAD 1 2 3 4 5 7

        VLIST TH 2 4 END

        AANT AEC ACC

        GSO    0    1 4 M 0 0

        GNO    0    .2 3 M .75 0

        GNO    0    .1 3 M 1.0 0

        END

        SNAP SYNO 30

    运行此MACro。 我们得到一个更好的设计,制造更便宜,更耐用的元件,并在0.45至0.65微米的范围内进行校正。 这是该设计的RLE文件:

        RLE

            ID F10 APO

            WAVL .6500000 .5500000 .4500000

            APS    3

            UNITS INCH

            OBB    0.000000    0.50000    2.00000    -0.00652    0.00000    0.00000    2.00000

                0    AIR

                1 RAD    -167.6807592628928    TH    0.58187611

                1 N1 1.53742490 N2 1.54188880 N3 1.54960358

                1 CTE    0.800000E-05

                1    GTB S    'N-BAK2    '

                2 RAD    -7.0647888938302    TH    0.36076391 AIR

                3 RAD    -6.5538674975636    TH    0.26355283

                3    N1 1.60953772 N2 1.61628830 N3    1.62823445

                3    CTE    0.730000E-05

                3    GTB S    'N-KZFS4    '

                4    RAD    5.3138288434095    TH    0.03937000    AIR

                5    RAD    5.4083667709938    TH    0.53300999

                5    N1 1.66610392 N2 1.67304720 N3    1.68543133

                5    CTE    0.618000E-05

                5    GTB S    'N-BAF10    '

                6    RAD    -19.4177738787113    TH    39.42904372    AIR

                6    CV    -0.05149921

                6    UMC    -0.05000000

                6    TH    39.42904372

                6    YMT    0.00000000

                7    RAD    -11.1931120564708    TH    0.00000000    AIR

            END

    让我们看看离焦在新设计中如何随色差变化。

        CHG

        NOP

        END

        PLOT DELF FOR WAVL = .45 TO .65

    该分析显示在设计范围内的离焦约为0.0026英寸,并且是一个完美的Airy斑。(后者由图像工具(MIT)计算,其中10个波长分配给透镜,在中心产生良好的白斑,具有相干效果。)离焦不为零,因为程序已经平衡了与球差随波长变化的小偏移。两者都很小。(此版本在L8L3.RLE。)我们如何分配10个波长? 使用Spectrum Wizard(MSW)。

    请注意我们如何在这种情况下绘制DELF而不是BACK,就像我们之前所做的那样。我们用NOP指令消除了所有的求解,所以后面的焦点现在已经固定了。但是,近轴离焦DELF现在随波长而变化。

    [ 此帖被optics1210在2019-01-24 10:21重新编辑 ]
     
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    只看该作者 1楼 发表于: 2021-08-20
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