SYNOPSYS 光学设计软件课程十:近红外透镜案例
-T7xK/ 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。 1~J5uB 4 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。 R[LsE^ 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): ZU^IH9 • Entering beam radius 17.5 rz%<AF Z • Chief-ray angle 0.935 degrees BYi)j6" • Back focus distance 16.3 1j0 -9Kg' • Cell length 50 9XX>A* 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。 9AHSs,.t 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。 k6!4Zz_8 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。 pQMtj0(y 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。 a8$kNtA 这是我们的SEARCH输入: ubYG CORE 16 PROJ dA_YL?or DSEARCH 3 QUIET ! the best lens will show up in library location 3 (and also in PAD) SYSTEM ! system requirements follow =p@8z
/u ID NIR EXAMPLE ! lens identification OBB 0 .935 17.5 ! specify the object n,j$D62[ WAVL 1.97 1.53 1.06 ! and the wavelength range UNITS MM aQ#qRkI END 2Vk\L~K ;;Ds GOALS ! here we set the goals >xu[q\:" ELEMENTS 5 ! since glass has a lower index, we’ll ask for 5. FNUM 1.428 N8v'70 BACK 16 .1 WZZ4]cC TOTL 50 .1 fQ 7vL~E 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 <YFY{VC( NPASS 100 Vw#{C> ANNEAL 200 20 {_#y z\j RSTART 300 ! a useful starting radius, Xl_Uz8Hp TSTART 1 ! and this thickness on each element to start with QUICK 60 90 K-eY|n FOV 0 .5 1 eKN$jlg FWT 2 1 1 p'n4)I2# GLASS POS ! positive elements will use this glass type G D-FK61 8' K0L(3[ GLASS NEG ! and negative this type. G H-ZF88 3= -pG END ir16 Y[Ltrk{ SPECIAL ! here we give requirements that are not defaults X"q!Y#) ACM 3 .1 1 ! auto edge control (AEC) and center thickness control (ACC) are defaults ACA ! but we add to these ACM, so thicknesses do not get too thin, ACA, [zkikZy ASC ! so rays do not approach the critical angle, and ASC so surfaces do not END ! get too close to the hemisphere point. 1tMQqI`N B*1W`f GO ! this starts the process. PROJ xSK~s ;AJTytE>% 在不到一分钟的时间内,该过程生成了它找到的10种最佳初始结构的图片。 %ZP+zhn} 我们现在有一个非常好的5片式透镜,但它只有我们指定的两种玻璃材料。 现在是时候进行更全面的搜索了。 rw7_5l 查看MACEARCH DSEARCH_OPT .MAC,DSEARCH为我们构建了它,在新的编辑器窗口中打开。 7^*"O&y_al PANT xJs;v VLIST RD ALL VLIST TH ALL END x3pND AANT AEC ^pnG0(9 ACC P !xIm2+:( GSR 0.000000 2.000000 4 M 0.000000 Xz 4 x GNR 0.000000 1.000000 4 M 0.500000 sZ&G%o GNR 0.000000 1.000000 4 M 1.000000 "
=]
-%B M 0.160000E+02 0.100000E+00 A BACK H ?M/mGP M 0.500000E+02 0.100000E+00 A TOTL DI|:p!Nx ACM 3 .1 1 ! AUTO EDGE CONTROL (AEC) AND CENTER THICKNESS CONTROL (ACC) ARE DEFAULTS ACA ! BUT WE ADD TO THESE ACM, SO THICKNESSES DO NOT GET TOO THIN, ACA, 8Q{9>^ ASC ! SO RAYS DO NOT APPROACH THE CRITICAL ANGLE, AND ASC SO SURFACES DO NOT END ULH0'@BJ SNAP/DAMP 1 ~z5R{;Nbz| SYNOPSYS 100 ,m=4@ofX C1EtoOv K 保存此MACro,保存名称为NIR_OPT.MAC。 这是我们执行GSEARCH时将反复运行的优化MACro,它将决定哪些玻璃应该放在哪些元件上。 HO)/dZNU 现在创建一个新的MACro(输入AEE以打开一个新编辑器,并在下面输入数据) Rli:x CORE 16 'b*%ixa GSEARCH 3 QUIET LOG SURF
9Z5D\yv?H 1 3 5 7 9 dq1:s1 END {<>K]P~wD
qFQ8 OFILE 'NIR_OPT.MAC' NAMES _ee
dBpV G G-ZF52 G D-FK61 G H-ZF88 G H-F51 RP5+d 4)>FS'= END USE 2 GO YC_5YY(k -u!FOD/ 透镜进一步改善。 到目前为止,透镜只有超过0.2波长的像差 =qy=-j] 看起来我们得到一个解决方案! 几乎没有初级或二级色差。 我们成功地用普通玻璃替换了不需要的材料,同时性能也比原来好得多。 P|tNL}2`; 任务完成! 这是最终透镜的SPEC列表: Wo~vhv$E SYNOPSYS>SPE vIl+#9L0 7R#+Le) ID NIR EXAMPLE .`<@m]m- ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000000010110 22 z7M_1%DEx LENS SPECIFICATIONS: wkqX^i7ls [YrHA~=U SYSTEM SPECIFICATIONS ~ 9)"! ps
.]N
OBJECT DISTANCE (TH0) INFINITE FOCAL LENGTH (FOCL) 49.9800 ^.k
|SK`U OBJECT HEIGHT (YPP0) INFINITE PARAXIAL FOCAL POINT 15.9992 dz
[!-M MARG RAY HEIGHT (YMP1) 17.5000 IMAGE DISTANCE (BACK) 15.9992 `Q3s4VEC MARG RAY ANGLE (UMP0) 0.0000 CELL LENGTH (TOTL) 50.0025 zk*c)s CHIEF RAY HEIGHT (YPP1) 0.0000 F/NUMBER (FNUM) 1.4280 Ch$*Gm19Z CHIEF RAY ANGLE (UPP0) 0.9350 GAUSSIAN IMAGE HT(GIHT) 0.8157 zA+~7;7E ENTR PUPIL SEMI-APERTURE 17.5000 EXIT PUPIL SEMI-APERTURE 24.7688 '0y9MXRT ENTR PUPIL LOCATION 0.0000 EXIT PUPIL LOCATION -54.7406 9Y>8=#.c @_:]J1jw7 WAVL (uM) 1.970000 1.530000 1.060000 ?m$a6'2-,J WEIGHTS 1.000000 1.000000 1.000000 ~8"8w(CG*I COLOR ORDER 2 1 3 G7--v,R1x UNITS MM 7XKY]|S,' APERTURE STOP SURFACE (APS) 1 SEMI-APERTURE 17.53054 <<=WY_m} FOCAL MODE ON ydw)mT44K MAGNIFICATION -4.99800E-11 POLARIZATION AND COATINGS ARE IGNORED. SURFACE DATA o9xlu.QL{c Yt|6
X:l SURF RADIUS THICKNESS MEDIUM INDEX V-NUMBER ,QzL)W7 8Og_W8 0 INFINITE INFINITE AIR '>$]{vQ3 1 83.04964 4.55863 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN |#1(Z-} 2 -90.13577 1.76097 AIR jM-)BP6f4 3 -61.20988 2.89016 H-ZF88 1.87811 26.89 GUANGMIN >5s6u`\ 4 -136.80545 1.00000 AIR "S3wk=?4 5 26.01458 5.71573 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN fwK}/0% 6 83.59388 25.92496 AIR s Y?,0T_m 7 24.21580 2.91205 D-FK61 1.48647 78.02 GUANGMIN '47P|t 8 117.43058 2.36412 AIR AU-n&uX 9 -24.23661 2.87587 H-F51 1.60755 25.46 GUANGMIN 2z\zh[(w 10 -40.27187S 15.99923S AIR N2.AKH IMG INFINITE ={LMdC~5X >.dWjb6t KEY TO SYMBOLS 5~mh'<: >pU:Gr A SURFACE HAS TILTS AND DECENTERS B TAG ON SURFACE P/EM : G SURFACE IS IN GLOBAL COORDINATES L SURFACE IS IN LOCAL COORDINATES T3`ludm^u O SPECIAL SURFACE TYPE P ITEM IS SUBJECT TO PICKUP "\0v,!@ S ITEM IS SUBJECT TO SOLVE M SURFACE HAS MELT INDEX DATA Ag F,aZU T ITEM IS TARGET OF A PICKUP h3dsd THIS LENS HAS NO SPECIAL SURFACE TYPES THIS LENS HAS NO TILTS OR DECENTERS SYNOPSYS> u7?$b!hG^C DJgTA]$& 如果这些透镜机械方面也是合适,问题就解决了。 lA>DS#_ 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! V& C/Z}\ 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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