» Программы для разработки, тестирования,... оптических систем

Доброго времени суток!
Нашел описание программы IterMODE http://www.ipsi.smr.ru/research/development/ppp/p_6_05.shtml
для моделирования ДОЭ. Может кто-нибудь из присутствующих пользовался или есть у кого-нибудь на руках? Буду очень признателен если поможите.

Еще один оптический CAD: http://linzik.com/
Обсуждение: http://www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,37490.0.html

Как задать в Zemax в непоследовательном режиме для оптимизации линзу следующего вида:


Это что-то типа Radial NURBS в последовательном, но в НП пока таких объектов не добавили, как можно обойти???

Цитата:

А если не то и не другое -
Geometrical Image Analysis вам в руки и не надо вам POP.

Пробовал применить Geometrical Image Analysis. Проблема в том, что этот алгоритм пускает лучи от каждой точки объекта через все точки входного зрачка. И это приводит к тому, что поперечное сечение пучка не остается прямоугольником, а в реальности поперечное сечение пучка эксимерного лазера прямоугольник.

Может есть еще какой-нибудь Analysis, такой, чтобы лучи шли "равномерным веером".

Исходные данные. Поперечное сечение пучка прямоугольник с известными размерами. Известны расходимости пучка в обоих осях. В принципе известен профиль пучка на выходе лазера.
Нужно в произвольной плоскости за оптической системой получить распределение пучка, т.е. знать плотность мощности в произвольной точке этой плоскости и возможно её оптимизировать.

Может получится задать пучок в POP через ZBF-файл? У кого-нибудь был такой опыт?

Цитата:

Может получится задать пучок в POP через ZBF-файл?

Вы не ответили на первую часть моего вопроса: вы знаете амплитудные и(!!!) фазовые соотношения всех мод/распределение амплитуд/фаз на выходе? Если нет, то нет никаких причин пытаться это моделировать с помощью волновой оптики.
В Image Analysis прямоугольное поле задается через IMA файл, да и зрачок можно прямоугольным задать (через апертуру поверхности зрачка). А вот насчет оптимизации...
Слово красивое, но только есть ли у Вас именно тот рычажок, потянув за который вы получите систему со строго заданным распределением? Если да - тогда в непоследовательном режиме, задаете его (т.е. рычажок) в качестве переменной и вперед.
Извините за издевательский тон; каков вопрос - ...

Вопрос по Zemax
В Merit Function нужно задать ограничения. Их очень много - около 4000. Причем для одного объета 4 операнда нужно (т.е. объектов около 1000).
Как внести их автоматически - типа макрос или еще как. Либо можно ли 4 операнда объединить в один операнд???

Добавлено:
Блин, понял!!!
сохранил МeritFunction в файл. далее в MS Exel - дело 5 минут.

Цитата:

Вы не ответили на первую часть моего вопроса: вы знаете амплитудные и(!!!) фазовые соотношения всех мод/распределение амплитуд/фаз на выходе?

К сожалению пока не знаю. Но может быть получится задать некогерентный пучок в РОР зная расходимость пучка и зная профиль распределения мощности пучка в поперечном направлении?

Возможно ли подобрать амплитудные соотношения мод (фазовые не важны, если пучок некогерентный) через какой-нибудь beam-gen, так чтобы получился пучок с определенным профилем распределения мощности и определенной формы в поперечном сечении (прямоугольник)?


Цитата:

В Image Analysis прямоугольное поле задается через IMA файл, да и зрачок можно прямоугольным задать (через апертуру поверхности зрачка).

Пробовал реализовать этот подход. Но все равно поперечное сечение пучка не остается прямоугольником, так как лучи из каждой точки объекта проходят через произвольные точки зрачка.

Dwolf

Цитата:

сечение пучка не остается прямоугольником

Оно (по-вашему) должно оставаться прямоугольником? При малой расходимости пучка? На что это похоже? - На коллимированный пучок от протяженного источника... Возьмите параксиальную линзу на расстоянии f от источника. Апертура линзы (она же - входной зрачок) - диаметр вашего пучка. Расходимость будет определяться размером источника. Т.е создаете соответствующий IMA файл с прямоугольником. В дальнем поле системы получится прямоугольник. Он и дальше будет оставаться прямоугольником...

Еще проще... Источник в бесконечности. Поле - в угловых координатах - задает расходимость пучка. Зрачок (круглый?) - диаметр на выходе из лазера. Прямоугольный источник + никаких линз и в дальнем поле - прямоугольник.

Требуется оптимизировать в Zemax внеосевую систему по след. параметрам:

1. размер PSF по полю должен быть одинаковый и фиксированный, но не минимальный
2. PSF по полю должна быть осе симметричной (профиль PSF не оговаривается)

Т.е. идеальный случай - в любой точке поля PSF - это кружок заданного размера и при этом для любой точки поля графики DENC совпадают.

Вопрос: поделитесь идеей как правильно составить при оптимизации целевую функцию для такого случая?

Цитата:

. размер PSF по полю должен быть одинаковый и фиксированный, но не минимальный

Что-то не совсем понял эту фразу, насчет минимального? PSF имеет смысл при таком размере кружка рассеяния, когда искажения определяются диффракцией в пятне, а не геометрией пятна. Или вы хотите внести абберацию, чтобы диффракционное пятно было немного больше идеального (0.5<Strehl ratio<0.8)?

Цитата:

Требуется оптимизировать в Zemax внеосевую систему по след. параметрам:

Какие ориентировочно тербования? поле, апертура, количество элементов, размер пятна?

Цитата:

Что-то не совсем понял эту фразу, насчет минимального? PSF имеет смысл при таком размере кружка рассеяния, когда искажения определяются диффракцией в пятне, а не геометрией пятна. Или вы хотите внести абберацию, чтобы диффракционное пятно было немного больше идеального (0.5<Strehl ratio<0.8)?

Примерно так. Требуется получить размер пятна в несколько раз превышающий кружок Эри. В принципе это уже не диффракция (Штрель < 1Е-4), хотя построить FFT PSF еще можно.


Цитата:

Какие ориентировочно тербования? поле, апертура, количество элементов, размер пятна?

поле - неск. минут, апертура около 1:5, размер пятна порядка 50 мкм.

Хотя мне кажется, что это к делу не относиться? т.к. вопрос более общий - как оптимизировать качество изображения не на минимум аберраций, а на конкретное значение и как задать симметричность пятна при оптимизации

А почему вы Encircled Energy (Geometrical или Diffraction) не хотите задать прямо через DENC в оценочной функции? В этом случае вы работаете не с отдельными лучами, а с распределением энергии в пятне и можете определить сами где пятно кончается. А дальше просто ставите граничные условия на этот радиус для разных полей. Для внеосевой системы ничего не меняется.

Цитата:

А почему вы Encircled Energy (Geometrical или Diffraction) не хотите задать прямо через DENC в оценочной функции?

Потому что это не гарантирует получение симметричной PSF, а лишь как-то управляет размером пятна

Цитата:

Хотя мне кажется, что это к делу не относиться? т.к. вопрос более общий - как оптимизировать качество изображения не на минимум аберраций, а на конкретное значение и как задать симметричность пятна при оптимизации

почему же? очень относится (хотя важно еще: длина волны, положение входного зрачка, что-то еще забыл)
симметричность пятна рассеяния - отсутствие комы и астигматизма.
при малом поле для удаления комы надо прописать в оценочной функции изопланатизм, плюс можно просто давить на кому на краю поля (3 порядок и дальше)
астигматизм при таком поле - вопрос качества коррекции (если надо до тысячных длины волны, тогда надо править, что довольно сложно)
остается сферическая аберрация и дефокусировка. приходит на ум несколько путей - либо требовать определенное значение сферической аберрации 3 (или большего) порядка, либо выправить сферу и дефокусировать систему.

можно попробовать использовать коэффициэнты Цернике

пока вроде все, если будут более точные данные, можно еще что-нибудь придумать

Цитата:

Потому что это не гарантирует получение симметричной PSF, а лишь как-то управляет размером пятна

А что такое в вашем понимании симметричная PSF? А вы не прикидывали, что с учетом влияния допусков (децентрировки и т.п.) "расчетное" распределение лучей в пятне скорее всего никогда не случиться. Если система на пределе качества пятно будет размываться по нормальному закону. Телецентрический ход лучей + расфокусировка должны решать проблему. Кроме того, DENC можно считать отдельно для X, Y, кружка и квадрата. Неужели мало, чтобы обеспечить симметрию? Уже интересно что у вас за система .
Есть ещё такой оператор RSCE.

Цитата:

В принципе это уже не диффракция (Штрель < 1Е-4), хотя построить FFT PSF еще можно.

Что-то я не уверен что в данном случае PSF будет вычислятся корректно.
И то что "расчетное" распределение лучей в пятне никогда не случиться очень даже вероятно...
Лучше мне кажется уменьшить числовую апертуру (хотя бы виньетированием) и использовать идеальное диффракционное пятно, котороеи при этом увеличится.



Добавлено:
И если нужен достаточно большой размер пятна, попробуйте дооптимизировать систему в непоследовательном режиме.

alexgeorg

Цитата:

Кроме того, DENC можно считать отдельно для X, Y, кружка и квадрата. Неужели мало, чтобы обеспечить симметрию? Уже интересно что у вас за система .
Есть ещё такой оператор RSCE.

эти операнды отражают следствие влияния аберраций на пятно, плюс к этому считаются очень долго. оптимизировать симметричность таким методом - последнее дело.

по поводу допусков - согласен, но это уже вопрос требуемого качества... может даже и телецентричность не нужна.

paparazzo

Цитата:

Лучше мне кажется уменьшить числовую апертуру (хотя бы виньетированием) и использовать идеальное диффракционное пятно, котороеи при этом увеличится.

По-моему, не вариант. Потом при увеличении апертуры в общем случае появится кома - симетричности не будет


Цитата:

И если нужен достаточно большой размер пятна, попробуйте дооптимизировать систему в непоследовательном режиме.

да и в последовательном вроде можно получить большое пятно

Цитата:

Потом при увеличении апертуры в общем случае появится кома - симетричности не будет

А зечем её потом увеличивать? Пусть так и остается


Цитата:

да и в последовательном вроде можно получить большое пятно

Как видно автору нужно почти идеальное равенство пятен. Пусть тогда задаст уже и модель источника света и оптимизирует. Тем более для меня в непоследовательном режиме сделать это проще - равенство пятен. Диффракция как видно роли играть не будет.


И еще - что же это за система такая? Объясните нам, автор.

Цитата:

Что-то я не уверен что в данном случае PSF будет вычислятся корректно.
И то что "расчетное" распределение лучей в пятне никогда не случиться очень даже вероятно...

По крайней мере расчеты FFT PSF совпадают с PSF Huygens, DENC и GENC тоже совпадают. Хочется верить, что если Zemax вычисляет PSF, то этому можно верить, а если верить нельзя, то Zemax и вычислять PSF не станет написав "Data inaccurate"
Конечно, реальная система будет отличаться, но если уже при расчете азимутальная разница в размере пятна отличается в 4-6 раз, то в реальной системе это сохраниться.


Цитата:

симметричность пятна рассеяния - отсутствие комы и астигматизма

Для осевых систем при отсутствии аберраций высших порядков - да.


Цитата:

Кроме того, DENC можно считать отдельно для X, Y

Это не гарантирует симметричность пятна. Представьте пятно вытянутое под углом 45 к осям.


Цитата:

И еще - что же это за система такая? Объясните нам, автор.

Есть осевая система, обладающая кривизной поля и астигматизмом. Система позволяет получить симметричные пятна (правда, слегка разного размера) на плоском детекторе, смещенным с оптической оси.
Задача - разместить в поле зрения (не на оси системы) оптические элементы, к-е во-первых, изменят фокусное расстояние (уменьшат его), а во-вторых, дадут симметричные пятна заданного размера (больше диффр. предела в несколько раз). Задача задав "правильную" целевую функцию посмотреть насколько эти требования реализуемы для различных реализаций дополнительных оптических элементов.

Цитата:

Для осевых систем при отсутствии аберраций высших порядков - да.

Я имел ввиду все значащие порядки.

Тогда мне видится нормальным в этой ситуации оптимировать по коэффициентам Цернике . Надо минимизировать все нессиметричные (5,6 -аст,7,8 - кома, 12,13 - аст 2, 14,15 - кома 2, ... для fringe, если еще какие будут ненулевые, то тоже) и уравнять сферические (9, 16,25,36) и дефокус (4) для разных точек поля.
Там есть особенность, что для одной точки поля операнды надо располагать последовательно - тогда будет считаться только один раз.

Если относительное отверстие невелико (1:5) достаточно ограничиться 16 или максимум 25 порядком полиномов цернике.
Имейте в виду, некоторые из них автоматически равны нулю. Их лучше убрать из Merit Function.
Плюс рекомендую увеличить веса для всех остальных параметров (геометрические ограничения, толщины, фокусное расстояние) т.к. полиномы значительно "тежелее".

Цитата:

Если относительное отверстие невелико (1:5) достаточно ограничиться 16 или максимум 25 порядком полиномов цернике.
Имейте в виду, некоторые из них автоматически равны нулю. Их лучше убрать из Merit Function.
Плюс рекомендую увеличить веса для всех остальных параметров (геометрические ограничения, толщины, фокусное расстояние) т.к. полиномы значительно "тежелее".

Вопрос скорее не в количестве коэффициентов, а в растрировании зрачка. Самая сложная операция для земакса - трассировка лучей и аппроксимация полиномами. Эти операции проделываются один раз, если расположить коэффициенты для одной длины волны и одной точки поля последовательно.

Относительное отверстие, по-моему, тут имеет второстепенное значение, важно скорее количество элелементов и наличие/отсутствие асферик.

Насчет "тяжелее" ничего сказать не могу - они считаются в длинах волн (P-V). Соответственно надо смотреть относительно к необходимым ограничениям.

По опыту, при относительном отверстии 1:3 и далее, коеффициенты цернике ысоких порядков практически равны нулю. Если нет задачи, конечно, сделать ихпециально ненулевыми. Поэтому нет смысла их использовать. И помимо расчетов самих коеффициентов, Земах еще считает каждый раз производные и т.д. Поэтому если много переменных, существенно снижается скорость расчетов.

Можно ли в Zemax реализовать учет slope error - я так понимаю, это рассеяние на не слишком гладкой поверхности.
В ASAP это вроде делается командой типа "MODEL HARVEY 1 -13 .05"

Добавлено:
Я в этом не особо разбираюсь... :-[

Цитата:

Можно ли в Zemax реализовать учет slope error

Наверное, можно либо с помощью свойств рассеяния на пов-ти, либо Цернике высоких порядков.
Но проблема будет в правильном подборе либо ABg модели, либо RMS у Цернике.
Как я понимаю, прямого задания RMS Slope Error нет

Цитата:

Можно ли в Zemax реализовать учет slope error - я так понимаю, это рассеяние на не слишком гладкой поверхности.
В ASAP это вроде делается командой типа "MODEL HARVEY 1 -13 .05"

Нет, подожди. Через модель Харви задается рассеяние на поверхности. Т.е. неважно,
какая структура поверхности: опал/голограмма/... - рассеяние задано в соответствии с
твоими параметрами. Точно те же параметры ты можешь задать и в Земаксе. Т.е. этот
случай - померяли функцию рассеяния, аппроксимировали ABg, использовали в программе.
А slope error - реальное моделирование шероховатости поверхности. В АСАПе задается
через ROUGHNESS. В Земаксе аналога нет .

Цитата:

Нет, подожди. Через модель Харви задается рассеяние на поверхности. Т.е. неважно,
какая структура поверхности: опал/голограмма/... - рассеяние задано в соответствии с
твоими параметрами. Точно те же параметры ты можешь задать и в Земаксе.

А как например задать именно эту команду ASAP "MODEL HARVEY 1 -13 .05" в Zemax?
Почитал хелп по Zemax, и по ASAP, но так и не понял.
Скорее всего Harvey, ибо в Zemax написано "The ABg scattering model is a widely used method for defining the BSDF. This scattering model is generally a good model to use when the scattering is mainly due to random isotropic surface roughness, and the scale of the roughness is small compared to wavelength of light being scattered. These assumptions are generally valid for polished optical surfaces."
А у меня именно полированные. И в ASAP пишут примерно то же для HARVEY.
Вот только формулы отличаются в ASAP и Zemax. Как их привести к общему?
Тем более, что команда HARVEY требует больше параметров, чем есть (1 -13 0.05).

P.S. почему-то её обозвали slope error. Но ведь есть же ROUGHNESS?

Точного ответа не знаю. У тебя есть brotg0922_scatter.pdf? Там немного расписано про модель в АСАПе (они, как обычно, используют что-то самодельное, т.е. самомодифицированное).
Но, по-моему, можно привести одно к другому.
А насчет названий: Slope Error = ROUGHNESS. BSDF (Harvey &Co) - scattering.