Specifying which glass catalogs to use

Specifying which glass catalogs to use

Задание каталогов, которые должны быть использованы _______

Важно заметить, что эта глава посвящена описанию методики загрузки, редактиро­вания и обращения с каталогами стекол. Однако для указания названий тех ката­логов, которые должны быть использованы с данной схемой, нужно использовать диалоговое окно General Lens Data (выберите из главного меню команды System, General). В этом окне высвечена строка под названием "Glass Catalogs". По умолчанию в этой строке записано слово "schott"; это означает, что загружен каталог SCHOTT.AGF. Вы можете заменить этот каталог на другой, просто записав в строку имя файла (без расширения) другого каталога. Вы можете также ввести одновременно несколько каталогов, записав в строку имена их файлов через интервал. Например, для использования каталогов "schott" и "поуа", сделайте в строке "Glass Catalogs" запись "schott hoya"; для одновременного использования каталогов "ohara", "schott" и "infrared" запишите "ohara schott infrared". Еще проще это

Глава 21: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КАТАЛОГОВ СТЁКОЛ                                                   21 -1

сделать, просто "кликнув мышкой" на имена нужных каталогов, перечисленных ниже строки "Glass Catalogs"; Вы должны только написать в строке имя только того каталога, которого нет в этом списке.

Все файлы каталогов стекол должны быть записаны в поддиректорий GLASSCAT главного директория ZEMAX. Смысл этого в том, чтобы выбранные имена каталогов стекол записывались с каждой отдельной схемой; если Вы запишите свою схему, а потом загрузите ее вновь, указанные Вами каталоги (и только эти каталоги) будут загружены вместе со схемой автоматически. Вы можете определить разные комбинации каталогов для каждой Вашей схемы, если это необходимо.

Loading a glass catalog

Загрузка каталога стекол ____________________________

Для загрузки и редактирования существующего в базе ZEMAX каталога стекол выберите команды Tools, Glass Catalogs. В открывшемся диалоговом окне выберите из списка имя нужного каталога. После этой операции загрузки каталога Вы можете вводить, стирать или изменять данные в каталоге, как это будет описано в следующем разделе. Вы можете записать (сохранить) отредактированный каталог, но он будет записан под тем же именем, какой он имел до редактирования. Поэтому будьте очень внимательны, когда производите редактирование стандартных каталогов; Вы можете непреднамеренно внести ошибочные данные, которые при последующем использовании каталога будут приводить к неправильной трассировке лучей.

Description of catalog data

Описание данных каталога _________________________

В окне "Glass Catalog" показано много данных по каждому отдельному стеклу. Эти поля данных описаны в нижеследующей таблице.

Позиция	Описание
Catalog Каталог	Используется для вывода на экран данных определенного каталога стекол, записанного в формате *.AGF).
Glass Имя стекла	Используется для вывода на экран данных нужной марки стекла из рассматриваемого каталога.
New Name Новое имя	В случаях, когда стеклу нужно дать другое имя, можно использо­вать это поле для переименования стекла.
Formula Формула	Дисперсия каждого стекла описывается одной из формул. Это контрольное окно позволяет выбрать нужную формулу. Если Вы просто измените существующую установку, то данные дисперсии станут ошибочными; при изменении формулы Вы должны одновременно ввести соответствующие этой формуле числовые коэффициенты для данной марки стекла. См. раздел "The glass dispersion formulas" ("Дисперсионные формулы стекол").
Index Nd Показатель преломления Nd	Показатель преломления для d-линии, или для длины волны 0,587 мкм. ZEMAX не использует это число при вычислениях показателей преломления. Это число показано только для справки. Занесение этого числа в окно может быть бессмысленным для некоторых материалов, которые плохо пропускают в области около 0,587 мкм.

 

21 -2                                                                           Chapter 21: USING GLASS CATALOGS

Позиция	Описание
Abbe Vd Число Аббе Vd	Величина числа Аббе для d-линии. Это число не используется ZEMAX при вычислениях показателей преломления. Оно показано только для справки.
Exclude Substituation Запретить использование	Если активизировать это поле, то данная марка стекла будет исключена из рассмотрения при выполнении глобальной оптимизации (при замене модельного стекла реальным стеклом, а также при вычислении оператора оптимизации RGLA).
Ignore Thermal Expansion Игнорировать тепловое расширение	Эта опция позволяет создать точную тепловую модель нетвердо­тельных материалов (таких как газы и жидкости), допуская введение тепловых коэффициентов прямо в таблицу редактора схемы LDE вместо введения их в каталоги стекол. Рассматри­ваются только краевые эффекты; что касается радиусов кривизны и других тепловых функций "pickup solve", все они будут исполь­зовать величины ТСЕ для смежных материалов, а не величины ТСЕ для газа или жидкости.
K1, L1...;A0, А1.,А,В,С... Коэффициенты дисперсионной формулы	Первые шесть строк в центральной колонке предназначены для записи числовых коэффициентов дисперсионной формулы. Эти коэффициенты имеют различные обозначения в зависимости от вида дисперсионной формулы. Смотри раздел "The glass dispersion formulas".
ТСЕ Коэффициент теплового расширения	Величина коэффициента теплового расширения материала для области температур от -30 до +70 С. Это безразмерный параметр. Показанные или вводимые числа должны быть умножены на 1Е-6 для получения действительного значения. Сокращенное обозначе­ние этого коэффициента - ТСЕ (Thermal Coefficient of Expansion).
D0, D1, D2, Е0, Е1, Ltk	Эти поля предназначены для записи числовых коэффициентов формулы, описывающей температурную зависимость показателя преломления стекла. Смотри главу "Thermal Analysis".
ρ	р - плотность материала в граммах на кубический сантиметр.
dPgF	Величина отклонения частной дисперсии от "нормальной" прямой.
Min Wave, Max Wave	Минимальная и максимальная длины волн, в пределах которых дисперсионная формула дает правильные результаты.
Relative Cost Относительная стоимость стекла	Это число обозначает примерную относительную стоимость стекла в сравнении со стеклом ВК7. Например, значение 3.5 означает, что данное стекло примерно в 3.5 раза дороже стекла ВК7. Это число служит только для грубой оценки стоимости стекла. Точная стоимость стекла зависит от его качества, количества, формы заготовки и доступности. Более детальную информацию можно получить у производителя.
CR, FR, SR, AR, PR	Это коды, характеризующие устойчивость стекол к различного рода воздействиям со стороны окружающей среды: CR - Climate Resistance (устойчивость к влажной атмосфере), FR - Stain Resistance (пятнаемость), SR - Acid Resistance (кислотная устойчивость), AR - Alkali Resistance (щелочная устойчивость), PR - Phosphate Resistance (устойчивость к фосфатам). В общем, чем меньше числовые значения этих кодов, тем более стойким является стекло. За более полным описанием этих характеристик и условий, при которых производится тестирование, следует обратиться к производителю.

 

Глава 21: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КАТАЛОГОВ СТЁКОЛ                                                    21 -3

Creating a new catalog

Создание нового каталога

Для создания нового каталога стекол сначала выйдите из программы ZEMAX. Затем сделайте копию одного из каталогов (например, SHOTT.AGF) в файл под новым именем. Затем вновь войдите в ZEMAX, загрузите новый каталог, сотрите из него ненужные стекла и введите в него новые стекла. Вы можете также непосредственно отредактировать новый файл *.AGF, так как он записан в сжатом двоичном формате ASCII.

The glass dispersion formulas Дисперсионные формулы стекол

Дисперсионные коэффициенты, указанные в каталогах стекол, используются в одной из нескольких полиномиальных формул, поддерживаемых ZEMAX. В настоящей версии программы поддерживается девять различных дисперсионных формул:

Schott, Sellmeier 1, Sellmeier 2, Sellmeier 3, Sellmeier 4, Herzberger, Conrady и две вариации формул из книги "Handbook of Optics". Смысл использования нескольких формул Sellmeier состоит в том, что в литературе встречаются разные формы записи этой формулы. Имеется также еще одна дисперсионная формула, с помощью которой величины показателей преломления вычисляются по введенным в таблицу шестизначным MIL- числам. Эта формула не входит в каталоги стекол и не высвечивается в общем списке дисперсионных формул. Ее описание дано в последнем разделе этой главы.

Вы можете прямо добавить в текущий загруженный каталог новые стекла, если Вы располагаете численными значениями коэффициентов одного из приведенных ниже уравнений. Во всех уравнения X, выражена в микронах.

The Schott formula

Дисперсионная формула Schott выглядит следующим образом:

Величины коэффициентов для этой формулы приводятся в большинстве каталогов стекол. Фирма Schott сама не очень долго использовала эту формулу, но она широко используется другими производителями стекол.

The Sellmeier 1 formula

Формула Sellmeier 1 определяется как:

Для описания дисперсии материала необходимо ввести величины коэффициентов для всех трех слагаемых в правой части, хотя можно использовать и меньшее их количество.

21 -4                                                                           Chapter 21: USING GLASS CATALOGS

The Sellmeier 2 formula

Формула Sellmeier 2 определяется как:

В этой формуле в правой части только два слагаемых, зависящих от длины волны, причем числитель второго слагаемого не зависит от длины волны; имеется также константа.

The Sellmeier 3 formula

Формула Sellmeier 3 выглядит точно так же, как формула Sellmeier 1, но содержит в правой части еще один дополнительный член:

The Sellmeier 4 formula

Формула Sellmeier 4 определяется как:

The Herzberger formula

Формула Herzberger (Герцбергера) выглядит следующим образом:

Формула Герцбергера используется в основном в инфракрасной области спектра.

Эти коэффициенты для инфракрасных материалов часто измеряются эксперимен­тально с значительными расхождениями в результатах; будьте осторожны при интерпретации точных значений показателей преломления. ZEMAX не содержит большого каталога инфракрасных материалов, так как данные для этих материалов сильно различаются. Если Вы располагаете более точными данными для данного материала или его образца, обязательно используйте их. Часто данные плавки для данной порции материала доступны в виде некоторых коэффициентов; эти данные также могут быть полезны в некоторых случаях.

The Conrady formula

Формула Conrady имеет вид:

Глава 21: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КАТАЛОГОВ СТЁКОЛ                                                   21 -5

Формула Conrady очень полезна при аппроксимации дисперсионной кривой по ограниченному количеству данных. Например, если Вы располагаете величинами показателей преломления только для трех длин волн, то при использовании формулы Schott с шестью неизвестными будут получаться ошибочные результаты для промежуточных длин волн.

USING MODEL GLASSES

Glass catalog sources

Specifying which glass catalogs to use

Задание каталогов, которые должны быть использованы _______

Важно заметить, что эта глава посвящена описанию методики загрузки, редактиро­вания и обращения с каталогами стекол. Однако для указания названий тех ката­логов, которые должны быть использованы с данной схемой, нужно использовать диалоговое окно General Lens Data (выберите из главного меню команды System, General). В этом окне высвечена строка под названием "Glass Catalogs". По умолчанию в этой строке записано слово "schott"; это означает, что загружен каталог SCHOTT.AGF. Вы можете заменить этот каталог на другой, просто записав в строку имя файла (без расширения) другого каталога. Вы можете также ввести одновременно несколько каталогов, записав в строку имена их файлов через интервал. Например, для использования каталогов "schott" и "поуа", сделайте в строке "Glass Catalogs" запись "schott hoya"; для одновременного использования каталогов "ohara", "schott" и "infrared" запишите "ohara schott infrared". Еще проще это

Глава 21: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КАТАЛОГОВ СТЁКОЛ                                                   21 -1

сделать, просто "кликнув мышкой" на имена нужных каталогов, перечисленных ниже строки "Glass Catalogs"; Вы должны только написать в строке имя только того каталога, которого нет в этом списке.

Все файлы каталогов стекол должны быть записаны в поддиректорий GLASSCAT главного директория ZEMAX. Смысл этого в том, чтобы выбранные имена каталогов стекол записывались с каждой отдельной схемой; если Вы запишите свою схему, а потом загрузите ее вновь, указанные Вами каталоги (и только эти каталоги) будут загружены вместе со схемой автоматически. Вы можете определить разные комбинации каталогов для каждой Вашей схемы, если это необходимо.

Loading a glass catalog

Загрузка каталога стекол ____________________________

Для загрузки и редактирования существующего в базе ZEMAX каталога стекол выберите команды Tools, Glass Catalogs. В открывшемся диалоговом окне выберите из списка имя нужного каталога. После этой операции загрузки каталога Вы можете вводить, стирать или изменять данные в каталоге, как это будет описано в следующем разделе. Вы можете записать (сохранить) отредактированный каталог, но он будет записан под тем же именем, какой он имел до редактирования. Поэтому будьте очень внимательны, когда производите редактирование стандартных каталогов; Вы можете непреднамеренно внести ошибочные данные, которые при последующем использовании каталога будут приводить к неправильной трассировке лучей.

Description of catalog data

Описание данных каталога _________________________

В окне "Glass Catalog" показано много данных по каждому отдельному стеклу. Эти поля данных описаны в нижеследующей таблице.

Позиция	Описание
Catalog Каталог	Используется для вывода на экран данных определенного каталога стекол, записанного в формате *.AGF).
Glass Имя стекла	Используется для вывода на экран данных нужной марки стекла из рассматриваемого каталога.
New Name Новое имя	В случаях, когда стеклу нужно дать другое имя, можно использо­вать это поле для переименования стекла.
Formula Формула	Дисперсия каждого стекла описывается одной из формул. Это контрольное окно позволяет выбрать нужную формулу. Если Вы просто измените существующую установку, то данные дисперсии станут ошибочными; при изменении формулы Вы должны одновременно ввести соответствующие этой формуле числовые коэффициенты для данной марки стекла. См. раздел "The glass dispersion formulas" ("Дисперсионные формулы стекол").
Index Nd Показатель преломления Nd	Показатель преломления для d-линии, или для длины волны 0,587 мкм. ZEMAX не использует это число при вычислениях показателей преломления. Это число показано только для справки. Занесение этого числа в окно может быть бессмысленным для некоторых материалов, которые плохо пропускают в области около 0,587 мкм.

 

21 -2                                                                           Chapter 21: USING GLASS CATALOGS

Позиция	Описание
Abbe Vd Число Аббе Vd	Величина числа Аббе для d-линии. Это число не используется ZEMAX при вычислениях показателей преломления. Оно показано только для справки.
Exclude Substituation Запретить использование	Если активизировать это поле, то данная марка стекла будет исключена из рассмотрения при выполнении глобальной оптимизации (при замене модельного стекла реальным стеклом, а также при вычислении оператора оптимизации RGLA).
Ignore Thermal Expansion Игнорировать тепловое расширение	Эта опция позволяет создать точную тепловую модель нетвердо­тельных материалов (таких как газы и жидкости), допуская введение тепловых коэффициентов прямо в таблицу редактора схемы LDE вместо введения их в каталоги стекол. Рассматри­ваются только краевые эффекты; что касается радиусов кривизны и других тепловых функций "pickup solve", все они будут исполь­зовать величины ТСЕ для смежных материалов, а не величины ТСЕ для газа или жидкости.
K1, L1...;A0, А1.,А,В,С... Коэффициенты дисперсионной формулы	Первые шесть строк в центральной колонке предназначены для записи числовых коэффициентов дисперсионной формулы. Эти коэффициенты имеют различные обозначения в зависимости от вида дисперсионной формулы. Смотри раздел "The glass dispersion formulas".
ТСЕ Коэффициент теплового расширения	Величина коэффициента теплового расширения материала для области температур от -30 до +70 С. Это безразмерный параметр. Показанные или вводимые числа должны быть умножены на 1Е-6 для получения действительного значения. Сокращенное обозначе­ние этого коэффициента - ТСЕ (Thermal Coefficient of Expansion).
D0, D1, D2, Е0, Е1, Ltk	Эти поля предназначены для записи числовых коэффициентов формулы, описывающей температурную зависимость показателя преломления стекла. Смотри главу "Thermal Analysis".
ρ	р - плотность материала в граммах на кубический сантиметр.
dPgF	Величина отклонения частной дисперсии от "нормальной" прямой.
Min Wave, Max Wave	Минимальная и максимальная длины волн, в пределах которых дисперсионная формула дает правильные результаты.
Relative Cost Относительная стоимость стекла	Это число обозначает примерную относительную стоимость стекла в сравнении со стеклом ВК7. Например, значение 3.5 означает, что данное стекло примерно в 3.5 раза дороже стекла ВК7. Это число служит только для грубой оценки стоимости стекла. Точная стоимость стекла зависит от его качества, количества, формы заготовки и доступности. Более детальную информацию можно получить у производителя.
CR, FR, SR, AR, PR	Это коды, характеризующие устойчивость стекол к различного рода воздействиям со стороны окружающей среды: CR - Climate Resistance (устойчивость к влажной атмосфере), FR - Stain Resistance (пятнаемость), SR - Acid Resistance (кислотная устойчивость), AR - Alkali Resistance (щелочная устойчивость), PR - Phosphate Resistance (устойчивость к фосфатам). В общем, чем меньше числовые значения этих кодов, тем более стойким является стекло. За более полным описанием этих характеристик и условий, при которых производится тестирование, следует обратиться к производителю.

 

Глава 21: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КАТАЛОГОВ СТЁКОЛ                                                    21 -3

Creating a new catalog

Создание нового каталога

Для создания нового каталога стекол сначала выйдите из программы ZEMAX. Затем сделайте копию одного из каталогов (например, SHOTT.AGF) в файл под новым именем. Затем вновь войдите в ZEMAX, загрузите новый каталог, сотрите из него ненужные стекла и введите в него новые стекла. Вы можете также непосредственно отредактировать новый файл *.AGF, так как он записан в сжатом двоичном формате ASCII.

The glass dispersion formulas Дисперсионные формулы стекол

Дисперсионные коэффициенты, указанные в каталогах стекол, используются в одной из нескольких полиномиальных формул, поддерживаемых ZEMAX. В настоящей версии программы поддерживается девять различных дисперсионных формул:

Schott, Sellmeier 1, Sellmeier 2, Sellmeier 3, Sellmeier 4, Herzberger, Conrady и две вариации формул из книги "Handbook of Optics". Смысл использования нескольких формул Sellmeier состоит в том, что в литературе встречаются разные формы записи этой формулы. Имеется также еще одна дисперсионная формула, с помощью которой величины показателей преломления вычисляются по введенным в таблицу шестизначным MIL- числам. Эта формула не входит в каталоги стекол и не высвечивается в общем списке дисперсионных формул. Ее описание дано в последнем разделе этой главы.

Вы можете прямо добавить в текущий загруженный каталог новые стекла, если Вы располагаете численными значениями коэффициентов одного из приведенных ниже уравнений. Во всех уравнения X, выражена в микронах.

The Schott formula

Дисперсионная формула Schott выглядит следующим образом:

Величины коэффициентов для этой формулы приводятся в большинстве каталогов стекол. Фирма Schott сама не очень долго использовала эту формулу, но она широко используется другими производителями стекол.

The Sellmeier 1 formula

Формула Sellmeier 1 определяется как:

Для описания дисперсии материала необходимо ввести величины коэффициентов для всех трех слагаемых в правой части, хотя можно использовать и меньшее их количество.

21 -4                                                                           Chapter 21: USING GLASS CATALOGS

The Sellmeier 2 formula

Формула Sellmeier 2 определяется как:

В этой формуле в правой части только два слагаемых, зависящих от длины волны, причем числитель второго слагаемого не зависит от длины волны; имеется также константа.

The Sellmeier 3 formula

Формула Sellmeier 3 выглядит точно так же, как формула Sellmeier 1, но содержит в правой части еще один дополнительный член:

The Sellmeier 4 formula

Формула Sellmeier 4 определяется как:

The Herzberger formula

Формула Herzberger (Герцбергера) выглядит следующим образом:

Формула Герцбергера используется в основном в инфракрасной области спектра.

Эти коэффициенты для инфракрасных материалов часто измеряются эксперимен­тально с значительными расхождениями в результатах; будьте осторожны при интерпретации точных значений показателей преломления. ZEMAX не содержит большого каталога инфракрасных материалов, так как данные для этих материалов сильно различаются. Если Вы располагаете более точными данными для данного материала или его образца, обязательно используйте их. Часто данные плавки для данной порции материала доступны в виде некоторых коэффициентов; эти данные также могут быть полезны в некоторых случаях.

The Conrady formula

Формула Conrady имеет вид:

Глава 21: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КАТАЛОГОВ СТЁКОЛ                                                   21 -5

Формула Conrady очень полезна при аппроксимации дисперсионной кривой по ограниченному количеству данных. Например, если Вы располагаете величинами показателей преломления только для трех длин волн, то при использовании формулы Schott с шестью неизвестными будут получаться ошибочные результаты для промежуточных длин волн.