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。
m/=nz. ;,f\Wf"BW 設(shè)計要求:
sW]_Ky.] E8PDIjp 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。
h&0zR#t ALMsF2H 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)。
NM3;l}Y8 r:H]`Uo'r 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(diǎn)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。
&K/?# 圖5兩塊初始薄平板
#3&@FzD_P 首先通過命令getextremelen 1 S1使得第一片的SA3極小,得如下結(jié)果
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.g 圖6正元件初級球差極小
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