接上篇,从layout图可以看出有明显的离焦,这是因为100只是取了折射率以及不考虑厚度的近似估算,实际设计中需要精确的后焦距用于对激光聚焦,或者对无穷远处的物体进行成像,理论计算可以根据透镜的成像公式:
φ=1/f=(n-1)(C1-C2+t*(n-1)/nC1C2)
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由上述公式可以计算得0.517*(0.01+0.01-30.517/1.5170.010.01)=97.2
其中n是按1.517(是按f-d-c波长的d波长),厚度是按3来算的,注意这是有效焦距,后焦距公式得按另一个公式:
bfl=f-f
t*(n-1)/nC1
计算得97.2-97.2
30.517/1.5170.01=96.2
当然,有了计算机后,上面这些都是不需要自己算的,这里列出来只是为了验证一***意波长改变焦距也会发生变化,这也是为什么一开始要确定工作波长
在快捷工具栏打开sys,可以看到系统的所有参数
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和之前的计算是一致的,按back focal lenth值插入即可。
另一种更简单的,双击空气厚度,设置marginal ray height求解,PupilZone设为1表示让最边缘的光线聚焦在光轴上(height=0),pupil zone为0即让近轴光线的像高为0,pupil zone也可以设置为0.8表示80%通光孔径处的光线落在光轴上,然后再看layout图,可以看到像面已经位于焦点处。
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可以用鼠标框选焦点的局部进行放大,观察光线轨迹,聚焦的另外一种简单方法,是tool里的杂项,quick-focus,这里选择最小spot size 进行优化
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可以打开spt像点图,通过看光斑半径来对比两种聚焦方法的差别,可以看出第二种的像点更小,原因在于两种计算方式和评价方法不同,第一种属于近轴焦点,也就是理想焦点,对于一般非成像系统,光束没有大到占据很大的通光口径时是可以直接用近轴焦点的,第二种是考虑了球差,通过偏离近轴焦点的方式来减小球差,使光斑最小,这种主要在成像光学系统中。
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当然还可以通过设置变量的形式,利用merit function评价函数进行优化,单透镜如果只把后焦距作为变量,和quick foucus效果是一样的。merit function主要用于优化光学系统的像差,所以光学系统像差理论是必须要了解的。后面计划陆续介绍一些像差理论

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