[发明专利]一种用于大口径曲率半径比透镜的光学薄膜膜系设计方法

摘要

本发明公开了一种用于大口径曲率半径比透镜的光学薄膜膜系设计方法，为优化光学系统的性能，需要在大口径曲率半径比的透镜上制备光谱性能一致性良好的光学薄膜，为此需要全局优化光学薄膜膜系设计。本发明首先通过实验或者理论分析确定大口径曲率半径比的透镜上光学薄膜厚度分布。其次，按照大口径曲率半径比透镜上各个位置处光线入射角以及光谱性能要求，采用数值计算方法全局优化光学薄膜膜系设计。与传统的光学薄膜膜系设计方法相比，本发明同时兼顾了大口径曲率半径比透镜上薄膜厚度和光线入射角，特别适用于各种尺寸的大口径曲率半径比的透镜上光学薄膜膜系设计。

主权项

1.一种用于大口径曲率半径比透镜的光学薄膜膜系设计方法，其特征在于：克服大口径曲率半径比的透镜上光学薄膜厚度均匀性差和光线入射角分布范围宽，给大口径曲率半径比透镜的光学薄膜膜系设计带来的困难，通过实验或者理论分析确定大口径曲率半径比的透镜上光学薄膜厚度分布；结合大口径曲率半径比透镜上各个位置处光线入射角以及光谱性能要求，采用数值计算方法全局优化光学薄膜膜系设计，提高大口径曲率半径比透镜光谱性能，该方法包括如下步骤：步骤(1)、依据真空镀膜机配置和大口径曲率半径比透镜的几何形状，建立大口径曲率半径比的透镜上光学薄膜厚度分布模型，理论分析确定大口径曲率半径比透镜上各个镀膜点的光学薄膜厚度分布；或者通过实验测量确定大口径曲率半径比透镜上各个镀膜点的光学薄膜厚度分布；所述的大口径曲率半径比透镜上光学薄膜厚度分布模型为： d ( r 1 ) = ∫ ∫ F ( x , y ) u ( r , r 1 ) w j ( r , r 1 ) B ( r , r 1 ) A ( x , y ) | r - r 1 | j + 3 d x d y - - - ( 1 ) ]]>式中，矢量r为蒸发或溅射源-大口径曲率半径比透镜组合系统中坐标原点和蒸发或溅射源表面上坐标点(x,y,z)的连线；矢量r1为坐标原点和大口径曲率半径比透镜镀膜面上坐标点(x1,y1,z1)的连线；蒸发或溅射源和大口径曲率半径比透镜的表面函数分别为S(x,y,z)＝0和P(x1,y1,z1)＝0；和分别为蒸发或溅射源表面上坐标点(x,y,z)和大口径曲率半径比透镜镀膜面上坐标点(x1,y1,z1)的单位法向量；w(r,r1)＝s·(r1-r)和u(r,r1)＝p·(r-r1)分别为蒸发或溅射源函数和大口径曲率半径比透镜函数；A(x,y)为蒸发或溅射源表面函数S(x,y,z)＝0的面元函数，定义为：F(x,y)为蒸发或溅射源表面函数S(x,y,z)＝0在x-y平面上的投影；|r-r1|为蒸发或溅射源表面上坐标点(x,y,z)和大口径曲率半径比透镜镀膜面上坐标点(x1,y1,z1)的距离；j为蒸发或溅射源特性参量；B(r,r1)为被蒸发或溅射膜料沉积角校正函数，定义为：步骤(2)、结合步骤(1)确定的光学薄膜厚度分布，根据大口径曲率半径比透镜上各个镀膜点光线入射角和光谱性能要求，采用数值计算方法全局优化光学薄膜膜系设计；所述用于大口径曲率半径比透镜的光学薄膜膜系设计方法，与以往的膜系设计方法相比，同时兼顾大口径曲率半径比透镜上薄膜厚度和光线入射角分布，全局优化膜系设计，能显著提高大口径曲率半径比透镜的光谱性能；所述用于大口径曲率半径比透镜的光学薄膜膜系设计方法，只需正确获取大口径曲率半径比透镜上薄膜厚度分布，而不用校正薄膜厚度分布非均匀性，过程执行简便，易于实现；所述的大口径曲率半径比透镜的镀膜面是凸面或者凹面；所述的蒸发或溅射特性j通过实验测量大口径曲率半径比透镜上光学薄膜厚度分布，并由光学薄膜厚度分布模型拟合确定，其取值范围在0–4；所述的用于光学薄膜膜系