我们将设计一个用于波长1.06到1.97微米范围内的近红外透镜。

设计红外透镜时的挑战是，寻找有用的光学材料且成本适宜。 本课程的任务是重新设计现有透镜，用普通光学玻璃替换一些不需要的材料。 参考案例 1.RLE，ID为MIT 1 TO 2UM LENS。 您可以检查该透镜并检查其性能。 将光扇图的比例设置为0.01 mm。

该透镜有三个材料为ZNS的镜片和一个材料为AS2S3的镜片，共有四个镜片。我们希望尽可能避免使用这些材料。 我们需要匹配的一阶属性如下（尺寸以mm为单位）：
• Entering beam radius 17.5
• Chief-ray angle 0.935 degrees
• Back focus distance 16.3
• Cell length 50

让我们从头开始，而不是尝试改变当前透镜中的材料，所有这些材料的折射率都大于2.0。 为此，我们将使用设计搜索程序。 但首先我们必须做出判断：如果我们只是运行DSEARCH并让它找到模型玻璃，它就不会得到任何在NIR上产生重大影响的玻璃。 （该模型代表了所有玻璃的平均值。）所以我们必须引导它。

打开玻璃库显示（MGT），选择Guangming列表，然后单击图表按钮并选择显示的选项。

数据现在不在屏幕上，因此单击显示并使用鼠标滚轮缩小，直到看到一组红点。 然后用鼠标右键平移放大。单击“Full Name”按钮。 你应该看到下面的显示。

记下圈出的四个玻璃名称：D-FK61，G-ZF52，H-ZH88和H-F51。 那些肯定与其它的玻璃不同。 我们将指示DSEARCH仅使用其中两个，然后使用全部四个进行全面的玻璃搜索。

这是我们的SEARCH输入：

    CORE 16
    PROJ
    DSEARCH 3	QUIET	  ! the best lens will show up in library location 3 (and also in PAD)
    SYSTEM	      		  ! system requirements follow
    ID NIR EXAMPLE	      ! lens identification
    OBB 0 .935 17.5	      ! specify the object
    WAVL 1.97 1.53 1.06	  ! and the wavelength range
    UNITS MM
    END

    GOALS	      ! here we set the goals
    ELEMENTS 5	  ! since glass has a lower index, we’ll ask for 5.
    FNUM 1.428
    BACK 16 .1
    TOTL 50 .1
    STOP FIRST	  ! there seems to be no reason to let the stop position vary
    STOP FIX	  ! so we put it in front and keep it there
    NPASS 100
    ANNEAL 200 20
    RSTART 300	  ! a useful starting radius,
    TSTART 1	  ! and this thickness on each element to start with
    QUICK 60 90
    FOV 0 .5 1
    FWT 2 1 1
    GLASS POS	  ! positive elements will use this glass type
    G D-FK61
    GLASS NEG	  ! and negative this type.
    G H-ZF88
    END

    SPECIAL	     ! here we give requirements that are not defaults
    ACM 3 .1 1	 ! auto edge control (AEC) and center thickness control (ACC) are defaults
    ACA	         ! but we add to these ACM, so thicknesses do not get too thin, ACA,
    ASC	         ! so rays do not approach the critical angle, and ASC so surfaces do not
    END	         ! get too close to the hemisphere point.

    GO	         ! this starts the process.
    PROJ

在不到一分钟的时间内，该过程生成了它找到的10种最佳初始结构的图片。

我们现在有一个非常好的5片式透镜，但它只有我们指定的两种玻璃材料。 现在是时候进行更全面的搜索了。

查看MACEARCH DSEARCH_OPT .MAC，DSEARCH为我们构建了它，在新的编辑器窗口中打开。

    PANT
    VLIST RD ALL
    VLIST TH ALL
    END
    AANT 	P
    AEC
    ACC
    GSR	0.000000        	2.000000	4	   M	0.000000
    GNR	0.000000         	1.000000	4	   M	0.500000
    GNR	0.000000	        1.000000	4	   M	1.000000
    M	0.160000E+02	0.100000E+00	A BACK
    M	0.500000E+02	0.100000E+00	A TOTL
    ACM 3 .1 1	! AUTO EDGE CONTROL (AEC) AND CENTER THICKNESS CONTROL (ACC) ARE DEFAULTS
    ACA	        ! BUT WE ADD TO THESE ACM, SO THICKNESSES DO NOT GET TOO THIN, ACA,
    ASC	        ! SO RAYS DO NOT APPROACH THE CRITICAL ANGLE, AND ASC SO SURFACES DO NOT END
    SNAP/DAMP 1
    SYNOPSYS	100

保存此MACro，保存名称为NIR_OPT.MAC。 这是我们执行GSEARCH时将反复运行的优化MACro，它将决定哪些玻璃应该放在哪些元件上。

现在创建一个新的MACro（输入AEE以打开一个新编辑器，并在下面输入数据）

    CORE 16
    GSEARCH 3 QUIET LOG
    SURF
    1 3 5 7 9
    END

    OFILE 'NIR_OPT.MAC'
    NAMES
    G G-ZF52
    G D-FK61
    G H-ZF88
    G H-F51

    END
    USE 2
    GO

透镜进一步改善。 到目前为止，透镜只有超过0.2波长的像差

看起来我们得到一个解决方案！ 几乎没有初级或二级色差。 我们成功地用普通玻璃替换了不需要的材料，同时性能也比原来好得多。

任务完成！ 这是最终透镜的SPEC列表：

    SYNOPSYS>SPE

    ID NIR EXAMPLE
    ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000000010110   	22
    LENS SPECIFICATIONS:

    SYSTEM SPECIFICATIONS

    OBJECT DISTANCE	    (TH0)	INFINITE	FOCAL LENGTH	(FOCL)	49.9800
    OBJECT HEIGHT	    (YPP0)	INFINITE	PARAXIAL FOCAL	POINT	15.9992
    MARG RAY HEIGHT	    (YMP1)	17.5000	IMAGE DISTANCE	(BACK)	15.9992
    MARG RAY ANGLE	    (UMP0)	0.0000	CELL LENGTH	(TOTL)	50.0025
    CHIEF RAY HEIGHT	(YPP1)	0.0000	F/NUMBER	(FNUM)	1.4280
    CHIEF RAY ANGLE	    (UPP0)	0.9350	GAUSSIAN IMAGE	HT(GIHT)	0.8157
    ENTR	PUPIL SEMI-APERTURE	17.5000	EXIT PUPIL SEMI-APERTURE	24.7688
    ENTR	PUPIL LOCATION	    0.0000	EXIT PUPIL LOCATION	-54.7406

    WAVL (uM) 1.970000 1.530000 1.060000
    WEIGHTS	  1.000000 1.000000 1.000000
    COLOR ORDER	2	1	3
    UNITS	         MM
    APERTURE STOP SURFACE (APS)	   1	SEMI-APERTURE	17.53054
    FOCAL MODE	ON
    MAGNIFICATION	     -4.99800E-11
    POLARIZATION AND COATINGS ARE IGNORED.
    SURFACE DATA

    SURF	RADIUS	THICKNESS	  MEDIUM	INDEX	  V-NUMBER

    0	    INFINITE	INFINITE	AIR
    1	    83.04964	4.55863	  D-FK61	1.48647	 78.02 GUANGMIN
    2	    -90.13577	1.76097  	AIR
    3	    -61.20988	2.89016	  H-ZF88	1.87811	 26.89 GUANGMIN
    4	    -136.80545	1.00000	    AIR
    5	    26.01458	5.71573	  D-FK61	1.48647	 78.02 GUANGMIN
    6	    83.59388	25.92496	AIR
    7	    24.21580	2.91205	  D-FK61	1.48647	 78.02 GUANGMIN
    8	    117.43058	2.36412	    AIR
    9	    -24.23661	2.87587	  H-F51	    1.60755	 25.46 GUANGMIN
    10	    -40.27187S	15.99923S	AIR
    IMG	     INFINITE

    KEY TO SYMBOLS

    A	SURFACE	 HAS TILTS AND DECENTERS	B	TAG ON SURFACE
    G	SURFACE	 IS IN GLOBAL COORDINATES	L	SURFACE IS IN LOCAL COORDINATES
    O	SPECIAL	 SURFACE TYPE	            P	ITEM IS SUBJECT TO PICKUP
    S	ITEM IS  SUBJECT TO SOLVE	        M	SURFACE HAS MELT INDEX DATA
    T	ITEM IS	 TARGET OF A PICKUP
    THIS LENS HAS NO SPECIAL SURFACE TYPES THIS LENS HAS NO TILTS OR DECENTERS SYNOPSYS>

如果这些透镜机械方面也是合适，问题就解决了。

1.97微米的透射率是多少？ 输入FIND TRANS IN COLOR 1.它返回98.18％。 （此处膜层被忽略，因为透镜未处于偏振模式。）结果非常好！

但如果返回值太低怎么办？ 我们回到玻璃库并显示1.97微米的吸收 - 并选择具有较短数据条的玻璃。 毕竟，透镜设计完全取决于平衡，这些工具是最好的工具。