priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2023-66-6-464-471pribor-149Research ArticleОПТИЧЕСКИЕ И ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И КОМПЛЕКСЫOPTICAL AND OPTOELECTRONIC DEVICES AND COMPLEXESТрехлинзовый шестицветный суперахромат широкого спектрального диапазонаThree-lens six-color superachromat of a wide spectral rangeНгуенЗ. Х.NguyenD. H.

Нгуен Зуи Хынг — аспирант; Университет ИТМО, центр прикладной оптики.

Санкт-Петербург

Duy Hung Nguyen — Post-Graduate Student; ITMO University, Center of Applied Optics.

St. Petersburg

184365@niuitmo.ruБахолдинА. В.BakholdinA. B.

Бахолдин Алексей Валентинович — канд. техн. наук, доцент; Университет ИТМО, центр прикладной оптики.

Санкт-Петербург

Alexey V. Bakholdin — PhD, Associate Professor; ITMO University, Center of Applied Optics.

St. Petersburg

bakholdin@itmo.ruУниверситет ИТМОITMO University202327112024666464471Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/149

Исследованы оптические системы шестицветных суперахроматов, обладающих исправленным хроматизмом положения в широком спектральном диапазоне. Разработана программа автоматического синтеза трехлинзовых объективов с исправленным хроматизмом положения в широком спектральном диапазоне. Синтез апохроматов выполнен на основе теории аберрации третьего порядка. Применен метод полного перебора рассчитанных вариантов объективов из заданного пользователем каталога материалов. Разработана двухступенчатая система ранжирования рассчитанных объективов, учитывающая качество изображения осевой точки и чувствительность объектива к погрешности изготовления. Найдены решения для трехлинзовых шестицветных суперахроматов в спектральном диапазоне 365—1000 нм. Приведены конструктивные параметры нескольких интересных вариантов. Представленные апохроматы и суперахроматы могут служить объективами телескопических систем или коллиматоров.

Optical systems of 6-color superachromats with corrected longitudinal chromatic aberration in a wide spectral range are studied. An algorithm for automatic synthesis of three-lens objective with corrected longitudinal chromatic aberration in a wide spectral range is developed. Synthesis of apochromats is performed on the basis of the third- order aberrations theory. The method of exhaustive search of calculated objectives from a user-specified catalog of materials is applied. A two-stage ranking system of calculated objectives, taking into account the axial point image quality and the sensitivity of the objective to manufacturing errors, is proposed. Solutions for three-lens 6-color superachromats in the spectral range 365–1000 nm are found. The design parameters of several options of practical interest are given. The presented apochromats and superachromats can be used as objectives of telescopic systems or collimators.

синтез оптических системтрехлинзовый объективсуперахроматапохроматвторичный спектрoptical system designtripletsuperachromatapochromatsecondary spectrumReferencesЗапрягаева Л. А., Свешникова И. С. Расчет и проектирование оптических систем. М.: Логос, 2000. 584 c.Zapryagaeva L.A., Sveshnikova I.S. Raschet i proyektirovaniye opticheskikh sistem (Calculation and Design of Optical Systems), Moscow, 2000, 584 р. (in Russ.)Можаров Г. А. Геометрическая оптика. СПб: Лань, 2019. 708 с.Mozharov G.A. Geometricheskaya optika (Geometric Optics), St. Petersburg, 2019, 708 р. (in Russ.)Попов Г. М. Современная астрономическая оптика. М.: Наука, 1988. 192 с.Popov G.M. Sovremennaya astronomicheskaya optika (Modern Astronomical Optics), Moscow, 1988, 192 р. (in Russ.)Herzberger M. and McClure N. R. The design of superachromatic lenses // Appl. Opt. 1963. N 2. P. 553—560.Herzberger M. and McClure N.R. Appl. Opt., 1963, no. 2, pp. 553–560.Mercado R. I. Designs of two-glass apochromats and superachromats // Proc. SPIE. 1990. Vol. 1354. Intern. Lens Design Conf. http://doi.org/10.1117/12.47941.Mercado R.I. Proc. SPIE, 1990, vol. 1354, Intern. Lens Design Conf., http://doi.org/10.1117/12.47941.Хацевич Т. Н., Парко В. Л. Алгоритм расчета объективов-апохроматов с разнесенными компонентами для телескопических и коллимационных систем // Оптич. журн. 2012. Т. 79, № 7. С. 18—23.Khatsevich T.N. and Parko V.L. Journal of Optical Technology, 2012, no. 7(79), pp. 395–398.Mikš A. and Novák J. Method for primary design of superachromats // Appl. Opt. 2013. Vol. 52, N 28. P. 6868—6876. http://doi.org/10.1364/AO.52.006868.Mikš A. and Novák J. Appl. Opt., 2013, no. 28(52), pp. 6868–6876, http://doi.org/10.1364/AO.52.006868.Mikš A. and Novak J. Superachromatic air-spaced triplet // Appl. Opt. 2014. Vol. 53, N 29. P. 6930—6937. http://doi.org/10.1364/AO.53.006930.Mikš A. and Novak J. Appl. Opt., 2014, no. 29(53), pp. 6930–6937, http://doi.org/10.1364/AO.53.006930.Грамматин А. П., Цыганок Е. А. Особенности вторичного спектра объективов коллиматоров, работающих в диапазоне длин волн 400—900 нм // Изв. вузов. Приборостроение. 2011. Т. 54, № 9. С. 75—77.Grammatin A.P., Tsyganok Е.А. Journal of Instrument Engineering, 2011, no. 9(54), pp. 75–77. (in Russ.)Иванов С. Е., Романова Г. Э. Метод выбора оптических материалов для создания апохроматических атермализованных оптических систем // Оптич. журн. 2016. Т. 83, № 12. С. 25—30.Ivanov S.E. and Romanova G.E. Journal of Optical Technology, 2016, no. 12(83), pp. 729–733.Болашенко О. Н., Грамматин А. П. Объективы-апохроматы без кристаллов // Оптич. журн. 2002. Т. 69, № 2. С. 25—30.Balatsenko O.N. and Grammatin A.P. Journal of Optical Technology, 2002, no. 2(69), pp. 25–30.Sasian J., Gao W., Yan Y. Method to design apochromat and superachromat objectives // Opt. Eng. 2017. Vol. 56, N 10. Р. 105106. http://doi.org/10.1117/1.OE.56.10.105106.Sasian J., Gao W., Yan Y. Opt. Eng., 2017, no. 10(56), pp. 105106, http://doi.org/10.1117/1.OE.56.10.105106.Lu Q., Ding Y., Wang W., Liu Sh., and Xu M. VIS-NIR superachromatic triplet design with five-color correction for a broadband interferometer // Appl. Opt. 2022. Vol. 61, N 30 P. 8880—8888. https://doi.org/10.1364/AO.465959.Lu Q., Ding Y., Wang W., Liu Sh., and Xu M. Appl. Opt., 2022, no. 30(61), pp. 8880–8888, https://doi.org/10.1364/AO.465959.Robb P. N. Selection of optical glasses. 1: Two materials // Appl. Opt. 1985. Vol. 24, N 12. P. 1864—1877. https://doi.org/10.1364/AO.24.001864.Robb P.N. Appl. Opt., 1985, no. 12(24), pp. 1864–1877, https://doi.org/10.1364/AO.24.001864.Научно-производственная компания Фотоника/Сенсор [Электронный ресурс]: https://www.npk-photonica.ru/product/sensors/.https://www.npk-photonica.ru/product/sensors/. (in Russ.)Грамматин А. П., Романова Г. Э., Балаценко О. Н. Расчет и автоматизация проектирования оптических систем. СПб: НИУ ИТМО, 2013. 128 с.Grammatin A.P., Romanova G.E., Balatsenko O.N. Raschet i avtomatizatsiya proyektirovaniya opticheskikh system (Calculation and Automation of the Design of Optical Systems), St. Petersburg, 2013, 128 р. (in Russ.)Слюсарев Г. Г. Расчет оптических систем. Л.: Машиностроение, 1975. 323 с.Slyusarev G.G. Raschet opticheskikh sistem (Calculation of Optical Systems), Leningrad, 1975, 323 р. (in Russ.)Русинов М. М. Композиция оптических систем. Л.: Машиностроение, 1989. 383 c.Rusinov M.M. Kompozitsiya opticheskikh system (Composition of Optical Systems), Leningrad, 1989, 383 р. (in Russ.)Nguyen D. H., Bakholdin A. Program for synthesis and ranking of two-lens and three-lens objectives // Proceeding of SPIE. 2022. Vol. 12315. P. 9. https://doi.org/10.1117/12.2636277.Nguyen D.H., Bakholdin A. Proceeding of SPIE, 2022, vol. 12315, рр. 9, https://doi.org/10.1117/12.2636277.Нгуен З. Х., Бахолдин А. В. Автоматизация расчета объективов типов „склейка с линзой“ и „линза со склейкой“ // Оптич. журн. 2023. Т. 90, № 1. С. 12—25. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-01-12-25.Nguyen D.H. and Bakholdin A.V. Journal of Optical Technology, 2023, no. 1(90), pp. 6–13.ZEMAX 13. Optical Design Program. User’s Manual. 24 June 2015. 805 p.ZEMAX 13. Optical Design Program. User’s Manual. June 24, 2015. 805 p.Зверев В. А., Кривопустова Е. В., Точилина Т. В. Оптические материалы. СПб: Лань, 2015. 400 с.Zverev V.A., Krivopustova E.V., Tochilina T.V. Opticheskiye materialy (Optical Materials), St. Petersburg, 2015, 400 р. (in Russ.)Окатов М. А., Антонов Э. А., Байгожин А. Справочник технолога-оптика. СПб: Политехника, 2004. 679 с.Okatov M.A., Antonov E.A., Baygozhin A. et al. Spravochnik tekhnologa-optika (Reference Technologist-Optics), St. Petersburg, 2004, 679 р. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.