SYNOPSYS 光学设计软件课程十:近红外透镜案例
2_ x~y|<9 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。
jJjD) 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。 z5CWgN 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): # Z*nc0C • Entering beam radius 17.5 ZZa$/q" • Chief-ray angle 0.935 degrees q >9F21 W • Back focus distance 16.3 ,'CDKzY • Cell length 50 bm{L6D E 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。 .g7ebh6D 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。 eKL)jzC: 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。 nJTV@mXVq 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。 $?OuY*ZeY9 这是我们的SEARCH输入: 1f 0"z1 CORE 16 PROJ VxOrrs7Z DSEARCH 3 QUIET ! the best lens will show up in library location 3 (and also in PAD) SYSTEM ! system requirements follow "-N)TIzLX ID NIR EXAMPLE ! lens identification OBB 0 .935 17.5 ! specify the object -L/5Nbup WAVL 1.97 1.53 1.06 ! and the wavelength range UNITS MM S?}@2[ END UN&b]vg b|c?xHF}K GOALS ! here we set the goals _ "ysJ& ELEMENTS 5 ! since glass has a lower index, we’ll ask for 5. FNUM 1.428 >sE5zj|V BACK 16 .1 R {r0dK"_ TOTL 50 .1 Zcg=a_ 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 #![i
{7 NPASS 100 ^Slwg|t*~P ANNEAL 200 20 ,/\%-u?
1x RSTART 300 ! a useful starting radius, 877>=Tp| TSTART 1 ! and this thickness on each element to start with QUICK 60 90 -v9V/LJ FOV 0 .5 1 LB1.N!q1 FWT 2 1 1 &Jj^)GBU GLASS POS ! positive elements will use this glass type G D-FK61 * xs8/? GLASS NEG ! and negative this type. G H-ZF88 {Ex0mw)T END 47"ERfP _Y*:
l7 SPECIAL ! here we give requirements that are not defaults zxCxGT\; 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, 0\AYUa?RM ASC ! so rays do not approach the critical angle, and ASC so surfaces do not END ! get too close to the hemisphere point. A+j~oR XcA4EBRj
GO ! this starts the process. PROJ ^/HE_keY O'deQq[ 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。 voaRh@DZ%/ 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。 5:f}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。 >L anuv)O PANT Nuk\8C VLIST RD ALL VLIST TH ALL END (jCE&'?} AANT AEC M`umfw T ACC P =,I,K=+_x GSR 0.000000 2.000000 4 M 0.000000 LiJ;A* GNR 0.000000 1.000000 4 M 0.500000 7/(C1II.Q GNR 0.000000 1.000000 4 M 1.000000 C+}uH:I'L M 0.160000E+02 0.100000E+00 A BACK KhZ'Ic[vw M 0.500000E+02 0.100000E+00 A TOTL t09,X 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, $cH'9W}3K ASC ! SO RAYS DO NOT APPROACH THE CRITICAL ANGLE, AND ASC SO SURFACES DO NOT END bt#=p7W SNAP/DAMP 1 .+aSa?h_ SYNOPSYS 100 94W9P't SsafRK$ 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。 p`{9kH1m e 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) BZsw(l4/0' CORE 16 A1\;6W: GSEARCH 3 QUIET LOG SURF 6R@
v>} 1 3 5 7 9 q{c6DCc ]\ END hvGb9 =Ze~6vS, OFILE 'NIR_OPT.MAC' NAMES uZ Id.+Rk G G-ZF52 G D-FK61 G H-ZF88 G H-F51 9n!3yZVSe VX&KGG.6 END USE 2 GO Q=~e| LPT5d 7K@ 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 E](Ood 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。 blaxUP: 任务完成! 这是最终透镜的SPEC列表: ?{cF'RB. SYNOPSYS>SPE X>F/0/ Aye!@RjM8 ID NIR EXAMPLE BWL~)Hx ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000000010110 22 Lc*i[J<s LENS SPECIFICATIONS: 4jis\W}%L3 y"!+Fus9 SYSTEM SPECIFICATIONS WABq6q! EEn}Gw OBJECT DISTANCE (TH0) INFINITE FOCAL LENGTH (FOCL) 49.9800 *;+lF OBJECT HEIGHT (YPP0) INFINITE PARAXIAL FOCAL POINT 15.9992 PWL Mux MARG RAY HEIGHT (YMP1) 17.5000 IMAGE DISTANCE (BACK) 15.9992 )F]E[sga MARG RAY ANGLE (UMP0) 0.0000 CELL LENGTH (TOTL) 50.0025 5Z6$90!k CHIEF RAY HEIGHT (YPP1) 0.0000 F/NUMBER (FNUM) 1.4280 z7{b>oub(' CHIEF RAY ANGLE (UPP0) 0.9350 GAUSSIAN IMAGE HT(GIHT) 0.8157 |;{wy ENTR PUPIL SEMI-APERTURE 17.5000 EXIT PUPIL SEMI-APERTURE 24.7688 &{y-}[~
ENTR PUPIL LOCATION 0.0000 EXIT PUPIL LOCATION -54.7406 athU ^"l>;.w WAVL (uM) 1.970000 1.530000 1.060000 ZxbWgM5rm WEIGHTS 1.000000 1.000000 1.000000 O,9KhX+ COLOR ORDER 2 1 3 wC <!,tB(8 UNITS MM uGc}^a2 APERTURE STOP SURFACE (APS) 1 SEMI-APERTURE 17.53054 &bs/a]?Z7 FOCAL MODE ON 4\ H;A MAGNIFICATION -4.99800E-11 POLARIZATION AND COATINGS ARE IGNORED. SURFACE DATA eNu`\ .\{GU9|nO SURF RADIUS THICKNESS MEDIUM INDEX V-NUMBER qN}0$x>p (Pc:A!} 0 INFINITE INFINITE AIR "-A@>*g 1 83.04964 4.55863 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN mWUQF"q8 2 -90.13577 1.76097 AIR IR(JBB|xNQ 3 -61.20988 2.89016 H-ZF88 1.87811 26.89 GUANGMIN `IkWS7| 4 -136.80545 1.00000 AIR 5cgDHs 5 26.01458 5.71573 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN (tx6U.Oy 6 83.59388 25.92496 AIR hUB_[#8# 7 24.21580 2.91205 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN noOG$P# 8 117.43058 2.36412 AIR E7oL{gU
9 -24.23661 2.87587 H-F51 1.60755 25.46 GUANGMIN :s$ rD 10 -40.27187S 15.99923S AIR l>7`D3 IMG INFINITE Y%|f<C)lx2 #r#UO KEY TO SYMBOLS a0CmCv2# qL,! A SURFACE HAS TILTS AND DECENTERS B TAG ON SURFACE aJOhji<b#L G SURFACE IS IN GLOBAL COORDINATES L SURFACE IS IN LOCAL COORDINATES 6*GY%~JbD O SPECIAL SURFACE TYPE P ITEM IS SUBJECT TO PICKUP j5G8IP_Wx S ITEM IS SUBJECT TO SOLVE M SURFACE HAS MELT INDEX DATA pDCQ?VW T ITEM IS TARGET OF A PICKUP p_)V@7 THIS LENS HAS NO SPECIAL SURFACE TYPES THIS LENS HAS NO TILTS OR DECENTERS SYNOPSYS> dilRL, rrwBsa3 如果这些透镜机械方面也是合适,问题就解决了。 HKb8z@;%@ 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! GO+cCNMa" 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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