AANT中光线像差DETAILS部分的格式和含义

opticsV

摘自User's Manual 10.3.1.2节
我们讲到AANT文件定义像差的格式：http://www.optzmx.com/thread-10808-1-1.html
其中有一种像差定义分为GOALS部分和DETAILS部分。GOALS部分的格式已经讲过，现在我们来说一说DETAILS部分。
在DETAILS部分，可以使用以下输入指定个别光线进行校正，其格式如下，必须放在GOALS部分之后：
{ A / S / MUL / DIV } { ICOL / P } name HBAR XEN YEN GBAR [ SN ]
其中name为以下中的一个：

	YA	ZA	RA	XG	XL
	YC	OPD	RC	YG	YL
	YP	OPP	HFREQ	ZG	ZL
	XA	ZZ	HBRAGG	ZZG	ZZL
	XC	HH	HEFFIC	HHG	HHL
	XP	DSLOPE	HSFREQ	FLUX	PL
	XE	YE	ZE	ZZE	HHE
	ERROR	UNI	UNR	OPL	ILLUM

A、S、MUL和DIV确定像差的分量如何与任何先前的分量组合(加、减、乘或除)。在复杂情况下控制边缘羽化的特殊像差形式是可用的。

ICOL	是色差编号。可以用“P”代替主色差，但不能用“M”。
YA	是光线的Y坐标的实际值。注意，如果镜头是AFOCAL，像这样的横向的量会变成角量。
YC	是光线的Y坐标，相对于主色差的主光线的Y坐标
YP	是光线的Y坐标，相对于要求的色差的主光线的Y坐标。
XA	是光线的X坐标的实际值。
XC	是光线的X坐标，相对于主色差的主光线的X坐标。
XP	是光线的X坐标，相对于要求的色差的主光线的X坐标。
ZA	是光线的Z坐标的实际值。
OPD	是光程差，以要求色差的波长的波为单位，在该色差下光线的路径和主光线的路径之间的差，以主色差的主光线点作为OPD参考球面的中心。球面可以或不可以投影到无穷远取决于德拜近似是否有效。
OPP	是光线的OPD，以所要求的色差的主光线（principal ray）的截距作为参考球面的中心。
RA	是光轴到光线截距的径向距离。总是正的。
RC	是在主色差中光线截距到主光线的截距的径向距离。它总是正的。
ZZ	是在表面折射后光线路径在X-Z平面上投影的角度的正切。
HH	是在表面折射后在Y-Z平面上光线路径投影的正切。
UNI, UNR	UNI是在表面折射之前从表面法线出发的光线角度，以度数为单位，且始终为正。UNR是折射后的角度。这些量的目的是使防止非常陡峭的光线截距变得简单，这将引入非常高阶的像差，并且通常会阻碍优化程序的收敛。只要给出一个合理的目标角度，比如60或70度，如果当前角度超过这些值。其他可以影响陡峭角度的选项是DSLOPE像差和ASC。
HFREQ	是光线最后遇到的HOE或光栅的局部光栅频率，单位cy/mm。沿条纹平面测量。
HSFREQ	是沿表面测量的光栅频率，而不是垂直于条纹平面测量的。
FLUX	是给定光线/表面截距处的光通量水平与轴点处的光通量水平之差，除以轴上光通量；给出光通量值的分数变化。如果系统处于OBG模式或使用的是OBA的高斯版本，则该计算包括cos**4衰减和切趾以及高斯衰减。小于零的值表示该区域的光通量降低。 该特性可以用来控制光束映射，将高斯光束转换成平顶光束。要做到这一点，只需在几个区域将光通量定位为零。这样就可以使在这些点处的光束的平面度最小化。 请记住，如果请求的表面在衍射孔径(如针孔)之后，这将不能很好地起作用，因为在这种情况下，表面上的光通量并不仅仅受几何光学的控制。同样，它不能用于校正cos**4，因为它将结果与主光线而不是光轴的结果相比较。较正这种现象，使用ILLUM像差。 还有一个FLUX命令用来分析光通量的均匀性。
XG, YG, ZG	是光线的全局(X, Y, Z)坐标。
ZZG, HHG	是全局角度正切(见上面的ZZ、HH)。
XL, YL, ZL, ZZL, HHL	是对应的局部(X, Y, Z)坐标和角度正切。
XE, YE, ZE, ZZE, HHE	对应的EXTERNAL(X, Y, Z)坐标和角度正切。
ERROR	这种像差与其它的像差非常不同，并且只能单独使用，不用定义其它像差。它的目的是校正目前有光线故障而不能正常优化的透镜。可能永远都不应该请求这种异常，而是使用下面描述的自动版本。 SYNOPSYS使运行这个特性变得很容易。如果由于光线故障无法进行优化，请立即单击按钮。程序将创建并运行一个快速优化，用ERROR校正在AANT文件中第一个有问题的光线，在最近的PANT文件中使用当前变量。完成后，光线应该完全追迹。然后程序自动发出GDS命令，该命令将返回最后一个MACro，这应该是您的优化MACro。（一定不要在MACro的开头放置GET或FETCH；希望从ERROR像差得到改善的透镜开始）只有在首次尝试运行优化并遇到光线故障时，并且只有在以MACro的形式输入优化文件时，才使用此过程。 虽然在此步骤之后有问题的光线通常会追迹，但其他光线仍然会出现故障。如果是这样，只需重复这个过程，再次单击此按钮。这将校正第一个仍然故障的光线，以这种方式可以将它们全部追迹。为了更快地收敛，最好在AANT文件的开始处放置要求最高的光线，这样它们将在早期得到修复。之后剩下的光线应该没问题。当然，镜头的构造可能非常糟糕，以至于即使多次使用这个功能也无法让光线通过，所以它不能保证起作用。但在大多数情况下都取得了优异的结果。 但是，只有当当前定义的变量能够修复光线故障时，这个按钮才会起作用。如果没有，可能需要创建一个全新的MACro，只用这个像差，并包含一组您认为有效的新变量。(不过，在得到合理的结果之前，使用WorkSheet滑块修改镜头可能更容易一些。) 如果预期一条或多条光线将无法追迹，可以通过在SYNOPSYS命令的第4个词中添加FIX这个词来简化事情。因此,           SYNOPSYS 20 0 FIX 然后，当初始系统失败时，程序将自动运行修复程序，循环直到所有光线追迹。如果它在合理的时间内不收敛，您可以使用停止标志按钮中止进程。 要实现自己的误差像差，首先确定哪个光线的误差最大。（通常是全视场上边缘光线；请求TFAN，看看哪边最渐晕。）然后在评价函数中加入一个像差: M 1 1 A P ERROR 1 0 1    (for that ray) 较正的误差是因为它是负的而最终产生MCS或TIR误差的平方根的参数值。在这个例子中，我们给它一个正目标，程序朝那个值优化镜头。但是，是否到达目标并不重要，因为只要光线追迹无误，评价函数就变为零，运行就终止了。然后可以用通常的评价函数进行优化。 需要注意的是：如果使用Fix Ray按钮来运行这个功能，那么当错误纠正过程完成时，必须恢复原始变量和评价函数定义。为此，返回最后一个MACro，我们假定它包含PANT和AANT文件。然后，它将跳过该文件中的所有命令，除了PANT、AANT、DAMPING、SNAP和SYNOPSYS命令，以便在此之前的任何东西(比如GET命令)都不会改变已校正的镜头。
DSLOPE	这个像差追迹光线以找到目标表面的截距坐标。返回值是表面本身在截距点处的斜率，总是正的，以度为单位。这是为了避免过于陡峭的表面可能难以统一镀膜。因此，表面12现在太陡，要使其在主光线点上变平到45度的斜率，可以用 M 45 1 A P DSLOPE 1 0 0 0 12 也可以用自动斜率控制来控制镜头中所有表面的陡度。 我们可以用命令SLOPE来计算所有表面的当前斜率。在用这个像差控制斜率之前，最好先知道斜率值。然后试着一步一步地改变它。(太大的突然变化可能对镜头造成太大影响，以至于原本出色的设计在哪里都找不到。)

HBRAGG	是HOE的光线截距角度和布拉格角之间的差。这是一个角度，单位为弧度，适用于最后一个被追迹的HOE。如果结构和回放波长不相同，则自动调整布拉格角以考虑这个差。
HEFFIC	是沿光线的S平面HOE效率的产物。对于HOE，使用了Kogelnik近似并包括波长和角度的影响。在多HOE系统中，要查看中间HOE之后的这个或先前的像差的结果，请在将要考虑的HOE之后指定一个表面编号。 对于简单的DOE（用USS 16和USS 25），用标量衍射理论计算效率。在这种情况下，可以通过改变深度（blaze depth）来控制效率。
PL	是沿给定表面与前一个表面之间的光线的物理长度。无论光线方向如何，这个像差总是正的。与下面的OPL像差进行比较。
OPL	给出任意两个表面之间的光程长度。这里需要输入两个表面编号，而不是一个，例如： M 55.2 1 A P OPL 0 0 1 0 4 9 本例的目标是沿着表面4和表面9之间的轴向边缘光线的路径，其值为55.2。将物理路径乘以所请求色差中的局部折射率。这一特性目前并不适用于奇怪的光线(它总是导致错误)；也不适用于GRIN，因为路径是弯曲的，折射率到处都在变化。只考虑物理路径，不考虑任何可能由HOE、GRATING或DOE引起的相位变化。
ILLUM	这个像差将给定视场点的照度与轴点的照度比较。该程序发现在0.1区域处的极端光线和输入的HBAR、GBAR之间的立体角，找到主光线和光轴之间的角度(如果像面是平坦的并且非倾斜的，则该角度为表面法线)，COS**4中的因子在视场点暗化，并将结果与轴上的情况进行比较。返回的像差是两者之比。因此，值为1.0意味着该视场点的照度与轴上的照度相同。 在这种情况下，程序将忽略XEN和YEN参数。 这种计算不如ILLUM命令精确，考虑了VSET参数、吸收损耗、涂层效应，并追迹了大量的光线。尽管如此，它通常指示照度多么均匀。因为它假设像面是平面的，所以它可能不适合弯曲的像面。它还假设出瞳处的光线网格是入瞳处网格的线性映射，这通常不完全是这种情况。
HBAR	是Y方向的分数物高。
XEN	是X方向上的分数入瞳坐标。
YEN	是Y方向上的分数入瞳坐标。
GBAR	是X方向的分数物高。
SN	是要计算光线截距的表面编号。默认的表面是像面。不应该为OPD请求输入此参数，在像面无效。

为了节省计算时间，该程序检查是否为之前的光线像差追迹XC、YC、RC、OPD或FLUX像差所需的主光线，并将在可能的情况下自动重新使用其坐标。M / L请求的可选SCR将迫使程序重新使用最后的主光线坐标。
M / L请求的可选SR将导致程序重新使用前一个光线。例如，XA和YA都可以在单独的像差中给出单独的目标。