TA的每日心情 | 奋斗 2019-5-21 09:06 |
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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。
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