超消色差透鏡的案例
每天一例 | 超消色差透鏡
確定10個波長的起始透鏡
優化
? 點擊 New MACro Window 按鈕 ：
LOG STO 9
PANT
VLIST RAD 1 2 3 4 5
VLIST TH ALL
VLIST GLM ALL
END
AANT
ACM .5 1 1
LUL 5 1 1 A TOTL
END
SNAP
SYNOPSYS 50
? 將光標放在 AANT 部分的LUL 和END命令之間的空白行，然 后單擊 按鈕。選擇Merit function 6，點擊Back to MACro editor。
? 將AEC改為AEC .1 .1 1 。
? 點擊Run按鈕 。
? 點擊 ，選中Free GLM，模 擬退火參數(50,2,50)。
優化后鏡頭
波長-離焦曲線
? 在Command Window中 輸入AEE ：
STORE 9
STEPS = 50
CHG
NOP
END
PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9
GET 9
? NOP的意思是移除所有的求解和拾取。
? 點擊Run按鈕。
總結
本例講述了 MSW 光譜向導，波長-離焦曲線，FST 選擇玻璃組合，BFO 彎曲反轉優化。
歡迎加入SYNOPSYS光學設計QQ群965722997，共同探討，共同學習。
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SYNOPSYS 消色差透鏡
概述
? 如何添加元件
? 如何在Worksheet中修改表面
? 如何優化
? 評價函數的選擇
? 優化命令的含義
? 優化中心厚度
? 自定義命令字符
? 玻璃庫菜單(MGT)? 保存
設置工作目錄
選擇擇Dbook 工作目錄
打開編輯器
在Command Window中輸入以下命令EE 這條命令將打開Excellent Editor, 如下所示
二維圖
FETCH C5L1,點擊SketchPAD按鈕
顯示二維圖
添加元件
點擊checkpoint 按鈕 設定還原點，以便得不到理想結果時，點擊 可返回到還原點、點擊worksheet 按鈕 執行以下命令、 點擊 “Insert Element” 按鈕 添加元件
修改表面3
點擊表面 3, 在WorkSheet中輸入以下命令 3 GLM 1.6 44
GLM的意思是用玻璃模型公式估計正常 玻璃的部分色散，1.6是玻璃折射率，44 是阿貝數或色散系數。
展開 SYNOPSYS?消色差透鏡
SYNOPSYS?消色差透鏡
概述
如何添加元件
如何在Worksheet中修改表面
如何優化
評價函數的選擇
優化命令的含義
優化中心厚度
自定義命令字符
玻璃庫菜單(MGT)
保存透鏡
設置工作目錄
選擇Dbook工作目錄
參考Donald Dilworth《Lens Design Automatic and quasi-autonomous computational methods and techniques》第6章
打開編輯器
在Command Window中輸入以下命令EE
這條命令將打開Excellent Editor, 如下所示
二維圖
FETCH C5L1
點擊SketchPAD按鈕 顯示二維圖
添加元件
點擊checkpoint 按鈕 設定還原點，以便得不到理想結果時，點擊 可返回到還原點。
點擊worksheet 按鈕 執行以下命令
點擊 “Insert Element” 按鈕 添加元件
點擊PAD上的單透鏡后面添加第二個元件
修改表面3
點擊表面3, 在WorkSheet中輸入以下命令 3 GLM 1.6 44。
GLM的意思是用玻璃模型公式估計正常玻璃的部分色散，1.6是玻璃折射率，44是阿貝數或色散系數。介質的折射率越大，色散越厲害，阿貝數越?。环粗?，介質的折射率越小，色散越不明顯，阿貝數越大。
點擊‘Update’ 按鈕
修改表面4
點擊表面4, 在WorkSheet中輸入以下命令 4 UMC -.125 YMT 。
UMC意思是角度求解，-.125是所需角度的tan值，也是1/(2FNUM)，所以F/number為4。
展開 SYNOPSYS?光學設計軟件--復消色差透鏡
消色差透鏡的理論表明選擇的三種玻璃不能在圖中 一條直線上，必須成三角形，面積越大越好。
N-SK4玻璃特性
點擊Properties按鈕
N-SK4玻璃不是那么穩定：濕度等級為 3，酸敏 感度為 5。
尋找更好的玻璃
關閉Properties窗口，再次點擊Graph按鈕。
點擊Acid Sensitivity和OK按鈕。
點擊 按鈕放大數字1的綠色圓圈。
點擊Full Name選項 。
紅垂直線表示酸敏感度，N-SK4的這條線很 長，因為這種玻璃不耐用，左邊的N-BAK2 沒有線。
N-BAK2玻璃特性
點擊N-BAK2的紅色圓圈
點擊Properties
N-BAK2的酸敏感度為1，耐濕性更好，價格更低
N-BAK2分配給表面1
在Surface框中輸入表面編號1 ，
點擊\Apply/按鈕，
點擊Spots Only選項，
點擊Graph，選擇No Graph，點擊OK。
優化
點擊Open MACro按鈕，
打開C12M1.MAC，點擊Open按鈕，
點擊Run按鈕 。
離焦-波長曲線
在Command Window中輸入如下命令行 – CHG – NOP – END – PLOT DELF FOR WL = .45 TO .65，
NOP意思是刪除所有的透鏡拾取和求解，
DELF意思是近軸離焦，離焦約0.0026英寸，
w L意思是波長，波長范圍為0.45-0.65μm，
為什么不繪制后焦距-波長圖呢？因為當用NOP指令刪除所有求解，后焦距是固定的，但是近軸離焦是隨波長改變的。
總結
本例介紹如何設計具有比使用簡單雙合透鏡更好 的色差校正的鏡頭，它的要點是，必須使用滿足 某些特性的三種不同玻璃。
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每天一例 | 寬光譜超消色差顯微鏡物鏡
設置工作目錄
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參考Donald Dilworth《Lens Design Automatic and quasi-autonomous computational methods and techniques》第35章
Dsearch優化
我們預估要達到設計要求，可能需要十片透鏡，但是想逐步增加透鏡數量。 設DSEARCH 的輸入，搜索八片透鏡的結構。 這將為您提供一些潛在的初始結構，一旦知道進度的情 況，就可以根據需要增加設置。 由于光譜范圍很寬，因此請設定五個波長而不是設置常 用的三個波長，以避免中間波長處的大焦點誤差。運行MACro（C35M1），模擬退火 （50,2,50）
GSEARCH準備
色差校正是一項大挑戰，下一步是找到一些有可能制造寬光譜的玻璃。 我們將通過兩種方式做到這 一點：首先使用超消色差理論，然后通過讓 GSEARCH 自動發現玻璃的組合。 保存此版本，以便后 面可以再次調用： STORE 1 接下來，創建兩個文件。第一個是一個普通的優化文件。使用 DSEARCH 創建的宏，只需稍微編輯 一下:如果任何組合最初都不追跡(很可能追跡)，請優化程序運行自動 ray-failure 修復例程(C35M2); 折射率的大變化會使光線向不同的方向發射，從而導致失敗):
GSEARCH優化
將C35M2使用名稱 GSOPT.MAC 保存，然后創建第二個 MACro（C35M3），優化 GSEARCH ，經過優化和模擬退火后
進一步優化
這是一個相當不錯的設計，因為超消色差理論只適用于超薄透鏡，而這些透鏡顯然并不薄 ?？纯慈绻?GSEARCH 自己找到玻璃會發生什么。
展開 SYNOPSYS 光學設計軟件課程三十一：超消色差
我們有三種潛在的超消色差鏡。它們是 S-PHM52 型、 S-TIL27 型。您還可以顯示相對成本和其他屬性，以幫助您選擇三個可接受的玻璃。然后你把這三種玻璃鏡插入鏡頭并進行優化。如果不能得到滿意的鏡頭，你可以根據相同的操作選擇不同的三個的組合。這個過程相當繁瑣，但通常都很有效。
另一個步驟是讓程序為您選擇玻璃組合。在 CW 中輸入
FST 的意思是找到超消色差三片鏡。該輸入將檢查 Ohara 和Schott 編目中所有玻璃類型的組合，并對最適合超消色差的 10 種進行評級。在命令窗口中輸入 FST，該程序發現以下內容:
這種方法優于手工操作，因為它可以將不同廠家的玻璃結合在一起。例如，組合 5 是由一個 Ohara 玻璃和兩個來 Schott 的玻璃。讓我們試試這個組合。我們編輯優化 MACro，如下所示。(這里，我們使用了現成的評價函數 8，它校正了橫向色差和 OPD 畸變的組合，然后調整了權重。)
LOG
STO 9
CHG
1 GTB O 'S-FPL55'
3 GTB S 'N-SSK8'
5 GTB S 'SF1'
END
PANT
VLIST RAD 1 2 3 4 5
VLIST TH ALL
!
展開 多層超表面革新 | 簡化傳統光學系統
超表面的概念、實現與應用（來自原文）
回顧超透鏡的研究進展，多項突破性成果已相繼涌現：部分研究團隊設計出數值孔徑（NA）高達 0.99 的超透鏡，部分實現了 100° 寬視場下的超透鏡成像功能，還有團隊開發出具備消色差特性的超透鏡、可完成邊緣檢測的超透鏡陣列，以及用于偏振檢測與成像的專用器件，同時在增強及操縱非線性與量子效應的超表面研發方面也取得顯著進展。然而，超透鏡領域仍面臨諸多挑戰，例如高數值孔徑超透鏡的聚焦效率偏低、消色差超透鏡的成像質量有待提升、各項設計指標間存在相互制約關系等，現有設計方法也需進一步優化。對此，文獻作者提出，未來超透鏡設計將逐步向人工智能與神經網絡技術融合的方向發展，而針對色散問題，更優的解決方案是實現對色散效應的合理利用。
3.超表面的 “復用” 能力與調控挑戰
光學超表面不僅能實現對光單一屬性的調控，更具備同時調控光多個參量的 “復用” 能力。典型應用案例包括：當紅光入射超表面時，在遠場可投射出中國國旗的圖案；而當黃光入射時，遠場則呈現一彎明月的成像效果。此外，超表面還可模擬棱鏡的功能，使不同偏振態的光線沿不同傳播路徑分離。
超表面實現多參數調控（來自原文）
未來超表面發展面臨的核心挑戰之一，是如何進一步提升可調控自由度的數量，以實現更復雜的光調制功能。文獻作者指出，需重點開展材料單位體積變化對光學參數影響的量化研究，而如何在不同波長條件下實現對同一光學參數的穩定調控，仍是當前研究的難點問題。盡管存在諸多技術障礙，但多元波前整形技術的發展，仍將為光學、電子、生物等多個領域的進步提供重要支撐。
展開 SYNOPSYS 光學設計軟件課程二十六：融會貫通
最大透鏡TH
ACA 70 1 1 ! 避免臨界角度折射
LUL 45 1 1 A TOTL ! 限制總長
A BACK
M 0.5 1 A BACK ! 想要0.5mm的圖像間隙
M 0 1 A P YA 1 S GIHT ! 控制畸變
M 0 1 A P HH 1 ! 使其遠離中心
END
GO
運行這個文件，在不到一分鐘的時間內獲得一個不錯的起點。DSEARCH為我們創建了一個優化MACro，在運行它然后運行了幾個周期后，我們得到了這個設計：
由于色差校正將是一個挑戰，下一步是找到一些有可能制造“超消色差”的透鏡。使用命令MGT打開玻璃庫，選擇Schott玻璃庫，單擊圖形按鈕，然后選擇底部選項，以繪制P *與P **。需要三種玻璃在一條長線上。按住單擊鏡片P-SF68，它定義了線的底部，然后單擊鏡片N-PK52A，定義頂部。
看到玻璃N-F2嗎?它在線的中心附近。這給了三種類型的玻璃，但是我們還不知道該給哪個透鏡賦值。不要擔心:GSEARCH可以告訴我們。
接下來創建兩個文件。第一個是普通的優化文件。使用DSEARCH為我們很好地創建的MACro，刪除GLM變量并請求40次運行。如果上述玻璃組合導致光線追跡失敗，須要求優化程序運行自動光線故障修復程序。
PANT
SLIM 100 0.1
VY 0 YP1 !
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