SYNOPSYS 光学设计软件课程十:近红外透镜案例
m-FDCiN> 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。 >"{zrwNq 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。 cTx/Y&\9 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): A|OC?NZY • Entering beam radius 17.5 g-gBg\y{v • Chief-ray angle 0.935 degrees ~TR|Pv • Back focus distance 16.3 05LQh • Cell length 50 ?
Z
fhz 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。 wupD 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。 u`2k6.- 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。 Afl'- 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。 AFUl 这是我们的SEARCH输入: O9&:(2'f CORE 16 PROJ t"vO&+x DSEARCH 3 QUIET ! the best lens will show up in library location 3 (and also in PAD) SYSTEM ! system requirements follow y%l#lz=6 ID NIR EXAMPLE ! lens identification OBB 0 .935 17.5 ! specify the object ]+7c1MB(5 WAVL 1.97 1.53 1.06 ! and the wavelength range UNITS MM jz:c)C&/ END sBI%lrO u(`A?H: GOALS ! here we set the goals = }lA|S ELEMENTS 5 ! since glass has a lower index, we’ll ask for 5. FNUM 1.428 |CqJ2 BACK 16 .1
C2i..iD TOTL 50 .1 =_6h{f&Q 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 tX}S[jdq NPASS 100 FQ1oqqr ANNEAL 200 20 l;kZS RSTART 300 ! a useful starting radius, nQ3goVRFP TSTART 1 ! and this thickness on each element to start with QUICK 60 90 ; O0rt1 FOV 0 .5 1 ,X6j$YLWp FWT 2 1 1 L4Y3\4xXO GLASS POS ! positive elements will use this glass type G D-FK61 $zi\ /Yw GLASS NEG ! and negative this type. G H-ZF88 =nZd"t'p| END HN@)/5BY Pk_{{Z(1o SPECIAL ! here we give requirements that are not defaults [ i#Gqx>'w ACM 3 .1 1 ! auto edge control (AEC) and center thickness control (ACC) are defaults ACA ! but we add to these ACM, so thicknesses do not get too thin, ACA, N\&;R$[9: ASC ! so rays do not approach the critical angle, and ASC so surfaces do not END ! get too close to the hemisphere point. Y\\nJuJo Ls*=mh~IY GO ! this starts the process. PROJ ~ riw7" f`rz)C03 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。 3<V!y&a 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。 HE'8 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。 5~0;R`D PANT ji=po;g=E VLIST RD ALL VLIST TH ALL END k@U`?7X AANT AEC /=} vPey ACC P tpK4 gjf GSR 0.000000 2.000000 4 M 0.000000 +,>bpp1 GNR 0.000000 1.000000 4 M 0.500000 5C?1`-&65V GNR 0.000000 1.000000 4 M 1.000000 -y<uAI g M 0.160000E+02 0.100000E+00 A BACK ZW%`G@d"H- M 0.500000E+02 0.100000E+00 A TOTL 3zHiu*2/! 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, tYa8I/HpT ASC ! SO RAYS DO NOT APPROACH THE CRITICAL ANGLE, AND ASC SO SURFACES DO NOT END tn1aH
+
SNAP/DAMP 1 :nEV/"#F SYNOPSYS 100 Gzt5efygKt jXZNr 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。 $@wkQ% 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) k]g\`
gc CORE 16 _AHVMsz@ GSEARCH 3 QUIET LOG SURF *JXJ
2 1 3 5 7 9 `<d>C}9 END UMaKvr-C& .`].\Zykf OFILE 'NIR_OPT.MAC' NAMES +Z*%,m=N( G G-ZF52 G D-FK61 G H-ZF88 G H-F51 rOT8!" =T]OYk END USE 2 GO &@-glF5 'h6RZKG T 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 gId+hxFa:r 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。 06$9Uz9 任务完成! 这是最终透镜的SPEC列表: ,V?,I9qf SYNOPSYS>SPE (6{
VMQ 5WYU&8+]{: ID NIR EXAMPLE i|mA/
e3b ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000000010110 22 p2K9R4 LENS SPECIFICATIONS: }dM^6
Kd% %54![-@ SYSTEM SPECIFICATIONS < r~Tj
!Ao?bs' OBJECT DISTANCE (TH0) INFINITE FOCAL LENGTH (FOCL) 49.9800 .bGeZwvf:G OBJECT HEIGHT (YPP0) INFINITE PARAXIAL FOCAL POINT 15.9992 !:5n MARG RAY HEIGHT (YMP1) 17.5000 IMAGE DISTANCE (BACK) 15.9992 VUb*,/hxa MARG RAY ANGLE (UMP0) 0.0000 CELL LENGTH (TOTL) 50.0025 cw\a,>]H CHIEF RAY HEIGHT (YPP1) 0.0000 F/NUMBER (FNUM) 1.4280 pxj"<q`nw8 CHIEF RAY ANGLE (UPP0) 0.9350 GAUSSIAN IMAGE HT(GIHT) 0.8157 Xc^~|%+ ENTR PUPIL SEMI-APERTURE 17.5000 EXIT PUPIL SEMI-APERTURE 24.7688 k|5nu-B0v ENTR PUPIL LOCATION 0.0000 EXIT PUPIL LOCATION -54.7406 ,R+u%bmn# T2{+fRvN WAVL (uM) 1.970000 1.530000 1.060000 0"N %Vm WEIGHTS 1.000000 1.000000 1.000000 2 OTpGl COLOR ORDER 2 1 3 jo~Pr UNITS MM F`u~Jx8.* APERTURE STOP SURFACE (APS) 1 SEMI-APERTURE 17.53054 U?QO'H5 FOCAL MODE ON &bRH(yF MAGNIFICATION -4.99800E-11 POLARIZATION AND COATINGS ARE IGNORED. SURFACE DATA %}[??R0 $/H'Dt6x SURF RADIUS THICKNESS MEDIUM INDEX V-NUMBER q}jf&xUWzH c
z|IBsa* 0 INFINITE INFINITE AIR w3@te\ 1 83.04964 4.55863 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN & \m\QI 2 -90.13577 1.76097 AIR 0CROq} 3 -61.20988 2.89016 H-ZF88 1.87811 26.89 GUANGMIN sq_:U_tJ 4 -136.80545 1.00000 AIR ,n*.Yq 5 26.01458 5.71573 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN ?HY0@XILI 6 83.59388 25.92496 AIR o2~x'*A0I 7 24.21580 2.91205 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN 1;W>ceN" 8 117.43058 2.36412 AIR EB#z\ 9 -24.23661 2.87587 H-F51 1.60755 25.46 GUANGMIN =%L^!//c 10 -40.27187S 15.99923S AIR L*z;-, IMG INFINITE 4jpF^&y7u^ ;IT^SHym KEY TO SYMBOLS RjDFc:bB 5+UiAc$ A SURFACE HAS TILTS AND DECENTERS B TAG ON SURFACE RY'y%6Z]ZO G SURFACE IS IN GLOBAL COORDINATES L SURFACE IS IN LOCAL COORDINATES Ut+m m\7 O SPECIAL SURFACE TYPE P ITEM IS SUBJECT TO PICKUP fHigLL0B S ITEM IS SUBJECT TO SOLVE M SURFACE HAS MELT INDEX DATA fh~&&f |