Optyka instrumentalna i

laserowa

Wykład specjalny
Wprowadzenie do obliczeń układów

optycznych za pomocą programu

OSLO

Programy do projektowania

układów optycznych

Przedstawiona na poprzednim wykładzie metoda obliczeń

układów optycznych oparta na rachunku macierzowym

może być w łatwy sposób zaadoptowana do realizacji w

postaci programów komputerowych, które takie

obliczenia znacznie ułatwiają, a w bardziej złożonych

przypadkach wręcz umożliwiają. Programy korzystają z

interfejsu graficznego, a wyniki można przedstawić w

formie tekstowej, graficznej (w szczególności w postaci

rysunków wykonawczych)

Programy do projektowania

układów optycznych

Na rynku jest dostępnych kilkanaście programów tego typu.

Najważniejsze z nich to:



GENII



SIGMA



CODE V



ZEMAX



OSLO

Projekty wykonywane za pomocą tych programów mogą być

importowane wzajemnie i wykorzystywane do dalszego

projektowania

Program OSLO

Wersje komercyjne programów do projektowania

optycznego są bardzo drogie. Na zajęciach

laboratoryjnych będziemy korzystać z programu OSLO, a

dokładniej z przeznaczonej dla celów edukacyjnych

darmowej wersji tego programu OSLO lt.



O-Optics



S-Software



L-for Layout



O-and Optimization

Wersja ta ma wiele cech „pełnej” wersji OSLO. (Ograniczenia

dotyczą liczby elementów układu i niektórych opcji

analizy)

Rodzaje okien



OSLO wykorzystuje kilka rodzajów okien: Arkusze, tekstowe, graficzne

Okna typu arkusz (spreadsheet)

Pliki programu OSLO mają rozszerzenie „len”.
Okna typu arkusz służą do wprowadzania

danych. Dane, których program potrzebuje

można podzielić na 3 grupy:



Globalne warunki pracy układu (rodzaj

światła, długość fali itp.



Warunki, w których układ ma pracować i

osiągać optymalne obrazowanie, (odległość

przedmiotu, kąt wiązki)



Parametry elementów układu

Okna typu arkusz (spreadsheet)

Okna typu arkusz (spreadsheet)-

powierzchnie

Zgodnie z koncepcją obliczeń macierzowych program OSLO dzieli
układ optyczny na szereg powierzchni, które reprezentują

poszczególne przekształcenia. Przedmiot stanowi powierzchnię

numer 0 a obraz ostatnią powierzchnię (w wersji lt do 12

powierzchni). Elementy można dodawać jako powierzchnie lub jako

soczewki z bazy danych wybranego producenta

Każdą powierzchnię

charakteryzuje: promień
krzywizny, odległość do

następnej powierzchni,

apertura, współczynnik

załamania materiału za
powierzchnią itp..

Okna typu arkusz (spreadsheet)-

konwencja znakowa

Konwencja znakowa jest podobna jak poznana na

poprzednich wykładach

Okna typu arkusz (spreadsheet)-

Parametry związane



Niektóre parametry powierzchni mogą być kopiowane (pickups)
z innych powierzchni lub obliczane przez program na podstawie

innych danych (solve). Parametrów tych nie podajemy a w

opcji zaznaczamy odpowiedni wariant

Parametry ogólne

Parametry ogólne wpisujemy w zakładkę „gen”

Parametry pracy układu

Zakładka „Setup”

Parametry te nie są niezależne. Jeżeli podajemy parametry w
przestrzeni przedmiotowej to parametry w przestrzeni obrazowej są

obliczane automatycznie

Długość fali

Zakładka „wave”

Punkty przedmiotu

Te parametry oznaczają współrzędne

przedmiotu dla których prowadzone

są obliczenia. (w wersji lt-stałe)

Okna tekstowe

W oknach tekstowych przedstawione są parametry układu

oraz wyniki obliczeń (np.. Aberracji (Seidel-3rząd)

Okna tekstowe

Okna graficzne

W początkowej fazie pracy z programem wygodniejsze do

analizy wyników są okna graficzne, na których w formie

wykresów przedstawiono najważniejsze parametry

zbudowanego układu

Okno standardowe układ

idealny

Okno standardowe tryplet

Cooka

Inne okna graficzne

Inne okna graficzne

Praca interaktywna

Najprostsza metoda optymalizacji parametrów układu

polega na wykorzystaniu okna interaktywnego (Slider

wheel)

Co optymalizujemy

Zmieniane parametry

Praca interaktywna

Praca interaktywna



Praca interaktywna umożliwia bieżącą zmianę

optymalizowanego wielkości (aberracja sferyczna,

chromatyczna, astygmatyzm itp.). Należy jednak

systematycznie kontrolować również zmiany innych

własności układu układu.



Należy pamiętać, że jeżeli korzystamy z soczewek

pochodzących z bazy danych programu przed

programowaniem „suwaków” musimy „rozgrupować

powierzchnie”

Okno standardowe tryplet Cooka-po

optymalizacji aberracji podłużnej

Co dalej

Niniejszy wstęp powinien umożliwić rozpoczęcie

pracy z programem OSLO. Jednak aby

zrozumieć działanie programu i efektywnie go

wykorzystać należy sukcesywnie korzystać z

opcji „help” i zapoznać się z książką „Optics

reference manual” dostępną w sieci na stronie

producenta programu.