這里想展示一個如何用初級像差設(shè)計物
鏡頭的一個過程，PWC方法結(jié)合現(xiàn)代設(shè)計
軟件和其強(qiáng)大的編程能力，其潛力可能超過很多人的想象。下面這個設(shè)計非常簡單，但是只靠軟件那也是白搭。
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'=: 設(shè)計要求：
6lSz/V; wZiUzS ;v 對一個單模
光纖出射的
激光進(jìn)行準(zhǔn)直，
波長為632nm，NA=0.15，芯徑10um，出射
光束口徑為18mm，性能達(dá)到衍射極限。
vxOqo)yO xc:E>- 其實這就是實現(xiàn)一個
焦距為60mm的聚焦鏡頭；大家都知道，對于單片
透鏡是無法矯正球差，對于這個案例，至少需要2片；盡管這個設(shè)計很簡單，但如果完全交個軟件做，看它會產(chǎn)生什么結(jié)果，用收斂速度最快的CodeV實驗下，直接對2塊BK7平板進(jìn)行
優(yōu)化，控制
系統(tǒng)總長在80mm以內(nèi)。
f"QiVJq qN)y-N.LI( 圖1 光瞳及邊界條件
圖2
圖3 layout
默認(rèn)評價函數(shù)N次優(yōu)化后直到跑到軟件極限，得如下結(jié)果
圖4 軟件自己優(yōu)化結(jié)果
從結(jié)果來看，軟件還是很傻的，這么多變量，竟然一個初級球差都矯正不了，當(dāng)然有很多手段稍微添加點約束，就可以領(lǐng)軟件跑向康莊大道直奔目標(biāo)；下面我用OSLO展示下如何在短短幾分鐘之內(nèi)，如何快速利用初級像差理論快速完成這個設(shè)計，為什么用OSLO呢，因為我的算法都在它里面實現(xiàn)了，因為它的編程語言C我太熟悉了。
還是從2塊平板出發(fā)，系統(tǒng)NA為0.15，我們約束第一塊透鏡的第一近軸出射角度為-0.22，這樣的目的很明確，第二片負(fù)透鏡就是用來補(bǔ)償?shù)谝黄那烦C正球差，此為+-結(jié)構(gòu)，為什么不采用-+結(jié)構(gòu)，因為這樣對于物方無窮遠(yuǎn)的負(fù)透鏡來說，要貢獻(xiàn)足夠量的過矯正球差，其透鏡形狀會彎曲的很厲害，這種結(jié)構(gòu)盡量避免，但要為了增大后工作距離就另當(dāng)別論了。
d(T4 Kd$r 圖5兩塊初始薄平板
cqS :Zq 首先通過命令getextremelen 1 S1使得第一片的SA3極小，得如下結(jié)果
G<;~nAo?f0 圖6正元件初級球差極小
W)In.?>]W 由圖6可見，效果還是相當(dāng)明顯的，下面再來補(bǔ)償其剩余初級球差，貢獻(xiàn)同樣量的過矯正球差，負(fù)透鏡一般會有兩種結(jié)構(gòu)，我們選擇曲率半徑比較大的，如下圖
N+|NI?R?} 圖7矯正初級球差
經(jīng)過上面簡單的兩步，我們已經(jīng)得到了很不錯的初始結(jié)構(gòu)，由上圖明顯看出系統(tǒng)的高級球差，為了效率起見，下面直接用軟件的默認(rèn)評價函數(shù)對其進(jìn)行綜合優(yōu)化，即將所謂的像差平衡交給軟件去搞，并使薄透鏡變?yōu)閷嶋H的厚透鏡，得如下結(jié)果。
圖8綜合優(yōu)化后
_M&TT]a 衍射極限的結(jié)果就這么出來了，但該設(shè)計的公差肯定也比較緊，為了讓負(fù)透鏡能貢獻(xiàn)足夠的過矯正量，正透鏡承擔(dān)的光焦度比較大了，可以對這片透鏡進(jìn)行分裂來放松公差，以這為基礎(chǔ)，下面就很easy了。
_FY&XL= ^Xk! wJ 以上，完畢。
