簡介：本文描述了從一個光學(xué)模型中導(dǎo)入膠合雙透鏡的一般過程，以Edmund光學(xué)45089消色差透鏡作為一個范例（使用了Zemax文件）。當(dāng)FRED導(dǎo)入一個雙膠合透鏡時，創(chuàng)建了兩個獨(dú)立單透鏡元件，用戶可以有兩個選擇：

1. 使用FRED的膠合功能來指定兩個單透鏡元件的膠合層厚度。這具有增加雙膠合透鏡厚度的效果。

2. 不使用FRED的膠合功能但是修改導(dǎo)入的單透鏡，來去除在共用表面上的表面重合問題。

這兩個選項(xiàng)在本文中會詳細(xì)的描述。

導(dǎo)入一個雙膠合透鏡

本文以Edmund光學(xué)45089消色差透鏡作為一個范例。通過文件>導(dǎo)入>導(dǎo)入光學(xué)選項(xiàng)（File > Import > Import Optical），透鏡文件可以從CodeV、Zemax 和 OSLO導(dǎo)入到FRED中。選擇好將要導(dǎo)入的文件后，就可以看到下面的對話框。

出于對雙膠合透鏡元件討論的目的，如上圖中的紅框所示，是導(dǎo)入對話框中的關(guān)鍵項(xiàng)。這一導(dǎo)入選項(xiàng)表示光學(xué)設(shè)計(jì)中創(chuàng)建的每個膠合表面將由兩個完全相同的且有10μm間距的表面表示。FRED會自動的用一種標(biāo)準(zhǔn)的膠合材料來“填充”這10μm的間距。這一過程的圖示如下。

選項(xiàng)1：膠合單透鏡

如果導(dǎo)入執(zhí)行的是大于零的“默認(rèn)膠合厚度（微米）”（Default cement thickness (microns)值，那么您已經(jīng)選擇了用膠合選項(xiàng)導(dǎo)入。導(dǎo)入后對象樹的一個展開視圖如下所示。

注意到“Surface 2”具有兩個，第一個表面在“Lens 1-2”中，另一個在“Lens 2-3”中。打開這兩個“Surface 2”節(jié)點(diǎn)對話框可以確認(rèn)它們確實(shí)是完全相同的表面。

現(xiàn)在，10μm膠合層厚度可以由如下方式確認(rèn)。如果我們分別打開“Lens 1-2”和“Lens 2-3”對話框，發(fā)現(xiàn)“Lens 2-3” 相對于“Lens 1-2”移動了一個附加的0.01mm。

這證實(shí)了兩個單透鏡元件確實(shí)是根據(jù)初始的指令分隔了10μm。膠合層如何呢？如果您鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊對象樹中的“Lens 1-2.Surface 2”節(jié)點(diǎn)并選擇“Glue”選項(xiàng)，就會打開膠合對話框。

從膠合對話框中，我們可以看出“Lens 1-2.Surface 2”使用FRED光學(xué)膠合模型膠合到“Lens 2-3.Surface 2”上。

該選項(xiàng)很容易使用。除了輸入期望的膠合層厚度外，沒有其他操作需要依賴用戶。只要記住，這確實(shí)輕微的改變了指令，因?yàn)樵诿總�膠合表面，膠合層厚度增加了。

選項(xiàng)2：非膠合單透鏡

如果您不想用FRED在膠合面插入膠合層，那選擇默認(rèn)的導(dǎo)入模式，那么就涉及到更多的工作。然而該方法的價值在于，當(dāng)一切都完成時，導(dǎo)入模型具有和初始的光學(xué)模型相同的精確指令。非膠合選項(xiàng)的實(shí)現(xiàn)由如下方式進(jìn)行。

首先，打開光學(xué)導(dǎo)入對話框，如之前所示，但是設(shè)置“默認(rèn)膠合厚度（微米）”到零，然后點(diǎn)擊創(chuàng)建。

FRED會提示您輸入了0作為膠合厚度……

只要點(diǎn)擊OK并且忽略該對話框就好了。展開的對象樹視圖如下所示，像以前一樣，注意到現(xiàn)在有兩個“Surface 2”存在。

但是，這次當(dāng)我們打開“Lens 2-3”對話框時，我們可以看到第二個透鏡元件沒有產(chǎn)生附加的10μm的移動。

現(xiàn)在我們到了討論的最重要的一點(diǎn)。我們已經(jīng)有了兩個“Surface 2”節(jié)點(diǎn)，兩個單透鏡之間沒有間隙意味著“Lens 1-2.Surface 2” 和“Lens 2-3.Surface 2”是重合的。盡管重合表面在序列設(shè)計(jì)程序不是一個問題，但是對于像FRED的非序列程序就存在問題。記住和Zemax和CodeV不同的是，F(xiàn)RED不能提前知道在光線追跡的過程中表面相交的順序。FRED需要去查詢多個表面并且確定哪個面才是下一個有效的相交面。當(dāng)兩個表面重合到一起，就會出現(xiàn)混淆，哪個表面才應(yīng)該是相交的。這非常不好，因?yàn)榭傮w上來說這意味著由于相交不明確，光線會選擇錯誤的浸入材料并且該錯誤會傳遞到系統(tǒng)的其余部分。

因此，讓我們來處理重合面的問題。

鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊“Lens 2-3”，選擇選項(xiàng)“轉(zhuǎn)換為自定義元件（Convert to Custom Element）”，然后在確認(rèn)對話框中點(diǎn)擊yes。此時Lens 2-3的圖標(biāo)已經(jīng)轉(zhuǎn)換為自定義元件標(biāo)志。

從透鏡結(jié)構(gòu)到自定義元件的轉(zhuǎn)換是重要的，因?yàn)橥哥R結(jié)構(gòu)具有某些規(guī)則，它會阻礙我們用適用于這一應(yīng)用的方法來修改表面。

接下來，我們打開“Lens 2-3.Surface 2”的對話框，點(diǎn)擊材料標(biāo)簽。在這個案例中的透鏡，賦予用于導(dǎo)入的“Lens 2-3”的材料是Air和N-SF10。因?yàn)镾urface 2定義了“Lens 1-2” 和 “Lens 2-3”的邊界，我們需要該表面以N-BAF10和 N-SF10為界。因此，我們用N-BAF10型號來替代Air型號，然后點(diǎn)擊對話框中的OK。

這個過程的最后一步是禁用剩余的表面，“Lens 1-2.Surface 2”，這個可以通過鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊對象樹中的該表面并選擇選項(xiàng)，“Never Traceable”。我們最終的對象樹如下所示：

如果您按照表面的順序，您會發(fā)現(xiàn)有以下系列的現(xiàn)象：

1. “Lens 1-2.Surface 1”-這是一個Air/N-BAF10材料邊界

2. “Lens 2-3.Surface 2”-這是一個N-BAF10/N-SF10材料邊界

3. “Lens 2-3.Surface 3”-這是一個N-SF10/Air材料邊界

結(jié)束語

本文提出了兩種選項(xiàng)來處理FRED導(dǎo)入的光學(xué)元件的膠合面。選擇的方法取決于您的應(yīng)用。第一個方法描述了膠合層選項(xiàng)的使用，由于在每個膠合面額外的膠合厚度，這確實(shí)輕微的改變了指令。第二種方法描述的是保留了光學(xué)指令，但這是以導(dǎo)入模型之后的一些操作處理為代價的。

備注：

1. Edmund45089詳細(xì)信息

http://www.edmundoptics.com/optics/optical-lenses/achromatic-lenses/mgf2-coated-achromatic-lenses/45089/

2. 在FRED中選擇插入透鏡，在Edmund中找到庫存號：45089

3. 更多雙膠合的例子可參考：

X:\Program Files\Photon Engineering\FRED 14.40.0\Resources\Samples\Imaging\ glueLensSystem

4. 在新版14.110中在導(dǎo)入選項(xiàng)中的雙膠合元件的膠合層已經(jīng)刪除，雙膠合元件的導(dǎo)入是兩個透鏡元件共用一個表面，另一表面被標(biāo)記為不追跡。所有表面的位置代碼已經(jīng)重寫。對于基于表面的導(dǎo)入，表面的位置是相對于前一面（與常用的透鏡設(shè)計(jì)程序約定相吻合）。然而，對于基于元件的導(dǎo)入，所有的元件和表面使基于全局坐標(biāo)。