12. 消色差单透镜

导论：

一个反射镜面可以消色差，但是也可以设计一个用来矫正一阶色差的折射/衍射混合组件。其技巧就是使用一个一面刻蚀着衍射表面的折射单透镜。单透镜上两面的曲率产生大部分光焦度。而弱衍射组件为玻璃色散提供足够的色散补偿。

系统建模：

首先输入系统特性参数如下：

系统孔径为入瞳直径：25；视场默认0视场；波长为可视波长；

把光阑面设置成二元面2，厚度为10，材料BK7，并在下方插入一行，厚度100；

把第一面曲率半径设为变量并优化。

查看3d图。

查看OPD光扇图。越8个波长的像差。

查看光线光扇图。有约200um的像差，且有离焦现象。

以上结果对于一个简单的凸透镜效果已经是最好的了。

为了改善设计，把二元面后面参数修改如下图，p^2的系数为衍射屈光度。并再次优化。

查看OPD光扇图。现在最大像差约为1.2个波长。主要保留的是二级光谱和球差。

可用高阶的衍射项矫正它。把最大项改为1，使新的第4项成为变量。

再次优化，像差约为0.8个波长左右。

注：带有衍射光学元件的系统有可能比纯折射系统更轻便，性能更高。但是可见光谱中衍射光学元件是非常难制造的且比常规光学系统有更严重的光学损失。

总结：学习了衍射光学元件设置，最大项数是设置后衍射级数的项数，设置1个为1，设置两个为2，归一化半径为孔径的半径。像差波长数只看像差的最大值。