SYNOPSYS 光学设计软件课程十:近红外透镜案例
mCNf]Yz 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。 yZ)aKwj%U 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。 *@n3>$ 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): VN-#R=D • Entering beam radius 17.5 m?% H<4X • Chief-ray angle 0.935 degrees q&dRh • Back focus distance 16.3 'L|GClc6) • Cell length 50 giPo;z\c 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。 /,N!g_"Z 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。 [aZ v?Z 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。 8w8I:* 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。 .>64h H 这是我们的SEARCH输入: A~GtK\=; CORE 16 PROJ Q] yT DSEARCH 3 QUIET ! the best lens will show up in library location 3 (and also in PAD) SYSTEM ! system requirements follow lH@E % ID NIR EXAMPLE ! lens identification OBB 0 .935 17.5 ! specify the object ; (0(8G WAVL 1.97 1.53 1.06 ! and the wavelength range UNITS MM )cqDvH END f,HzrHax $:BK{,\
GOALS ! here we set the goals :e<`U~8m ELEMENTS 5 ! since glass has a lower index, we’ll ask for 5. FNUM 1.428 %3c| BACK 16 .1 H"q`k5R TOTL 50 .1 ]pR fY9w STOP FIRST ! there seems to be no reason to let the stop position vary STOP FIX ! so we put it in front and keep it there <+-Yh_D NPASS 100 P`3s\8[Q ANNEAL 200 20 jFNs=D&( RSTART 300 ! a useful starting radius,
&QOWW} TSTART 1 ! and this thickness on each element to start with QUICK 60 90 i
B!h Ebz FOV 0 .5 1 H(NT| FWT 2 1 1 9oz (=R GLASS POS ! positive elements will use this glass type G D-FK61 qM1)3.)[: GLASS NEG ! and negative this type. G H-ZF88 60aKT:KLC_ END /#qs(!
d cR=94i=t SPECIAL ! here we give requirements that are not defaults jq("D, ACM 3 .1 1 ! auto edge control (AEC) and center thickness control (ACC) are defaults ACA ! but we add to these ACM, so thicknesses do not get too thin, ACA, NrJ_6sjF0g ASC ! so rays do not approach the critical angle, and ASC so surfaces do not END ! get too close to the hemisphere point. gF,[u k$-~_^4m GO ! this starts the process. PROJ }6CXJ+-UR "0H56#eW 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。 ~C"k$;(n 我们现在有一个非常好的5片式透镜,但它只有我们指定的两种玻璃材料。 现在是时候进行更全面的搜索了。 .mT#%ex 查看MACEARCH DSEARCH_OPT .MAC,DSEARCH为我们构建了它,在新的编辑器窗口中打开。 G_^iR- PANT W`Q$t56 VLIST RD ALL VLIST TH ALL END uh5Pn#da^ AANT AEC .A*VLF*m ACC P X<Th{kM2 GSR 0.000000 2.000000 4 M 0.000000 ckf<N9 GNR 0.000000 1.000000 4 M 0.500000 eg2U+g4 GNR 0.000000 1.000000 4 M 1.000000 2 ]V>J M 0.160000E+02 0.100000E+00 A BACK i[2bmd!H M 0.500000E+02 0.100000E+00 A TOTL =CjNtD2] 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{aw<
P|+ ASC ! SO RAYS DO NOT APPROACH THE CRITICAL ANGLE, AND ASC SO SURFACES DO NOT END Xb=2/\}|f SNAP/DAMP 1 f8LrDR SYNOPSYS 100 *,W!FxJ 0i5y(m&7 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。 so!w !O@@ 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) 5?5-;H CORE 16 :WK"-v GSEARCH 3 QUIET LOG SURF p<=(GY- 1 3 5 7 9 hgweNRTh! END 15xd~V?ai: Q%& _On OFILE 'NIR_OPT.MAC' NAMES X-)RU? G G-ZF52 G D-FK61 G H-ZF88 G H-F51 wC(vr.,F >bfYy=/ END USE 2 GO ([,vX"4 OU,PO2xX9 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 SZ5O89 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。 _{LN{iqDv 任务完成! 这是最终透镜的SPEC列表: %@}o'=[ SYNOPSYS>SPE KE/-VjZu }W:*aU ID NIR EXAMPLE jl.okWuiY ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000000010110 22 {W5ydHXy LENS SPECIFICATIONS: I 1 b 3h9Sz8 SYSTEM SPECIFICATIONS eyeNrk*2o m~)Fr8Wh6 OBJECT DISTANCE (TH0) INFINITE FOCAL LENGTH (FOCL) 49.9800
&W=V%t>Z OBJECT HEIGHT (YPP0) INFINITE PARAXIAL FOCAL POINT 15.9992 ;wij}y-6 MARG RAY HEIGHT (YMP1) 17.5000 IMAGE DISTANCE (BACK) 15.9992 7FmbV/&c MARG RAY ANGLE (UMP0) 0.0000 CELL LENGTH (TOTL) 50.0025 0jxO |N2) CHIEF RAY HEIGHT (YPP1) 0.0000 F/NUMBER (FNUM) 1.4280 I1Hw"G"& CHIEF RAY ANGLE (UPP0) 0.9350 GAUSSIAN IMAGE HT(GIHT) 0.8157 )7&42>t ENTR PUPIL SEMI-APERTURE 17.5000 EXIT PUPIL SEMI-APERTURE 24.7688 }>MP{67Dm ENTR PUPIL LOCATION 0.0000 EXIT PUPIL LOCATION -54.7406 hLb;5u&!kW g.64Id WAVL (uM) 1.970000 1.530000 1.060000 UL86-R! WEIGHTS 1.000000 1.000000 1.000000 C#MFpT COLOR ORDER 2 1 3 m#oh?@0} UNITS MM J\het2?\ APERTURE STOP SURFACE (APS) 1 SEMI-APERTURE 17.53054 -DTB6}kw FOCAL MODE ON XR*Q|4 MAGNIFICATION -4.99800E-11 POLARIZATION AND COATINGS ARE IGNORED. SURFACE DATA !p}`kG ic%?uWN SURF RADIUS THICKNESS MEDIUM INDEX V-NUMBER %1Bn_ +>JdYV<?0 0 INFINITE INFINITE AIR ^"3\iA: 1 83.04964 4.55863 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN ipG5l 2 -90.13577 1.76097 AIR duX0Mc.0P 3 -61.20988 2.89016 H-ZF88 1.87811 26.89 GUANGMIN 16"#i 4 -136.80545 1.00000 AIR TT'Ofvdc 5 26.01458 5.71573 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN N>+ P WE$ 6 83.59388 25.92496 AIR exfmq 7 24.21580 2.91205 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN 7OB%A& 8 117.43058 2.36412 AIR a%Uw;6|{ 9 -24.23661 2.87587 H-F51 1.60755 25.46 GUANGMIN 7FAIew\r 10 -40.27187S 15.99923S AIR 4L8z>9D IMG INFINITE Lp_$?MCD. 0y)}.' KEY TO SYMBOLS e# t3u_ U1OFDXHG A SURFACE HAS TILTS AND DECENTERS B TAG ON SURFACE 6gXIt9B.h$ G SURFACE IS IN GLOBAL COORDINATES L SURFACE IS IN LOCAL COORDINATES /\ytr%7 ,' O SPECIAL SURFACE TYPE P ITEM IS SUBJECT TO PICKUP Rv=DI&K%n S ITEM IS SUBJECT TO SOLVE M SURFACE HAS MELT INDEX DATA g %f*ofb T ITEM IS TARGET OF A PICKUP h@=7R THIS LENS HAS NO SPECIAL SURFACE TYPES THIS LENS HAS NO TILTS OR DECENTERS SYNOPSYS> ))!Bg?t- N;uUx#z 如果这些透镜机械方面也是合适,问题就解决了。 *c{wtl@ 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! :z]}ZZ 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。
|