ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ГЛОБАЛЬНОЙ ПОЛИХРОМАТИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ С РАДИАЛЬНО-ГРАДИЕНТНЫМИ ЛИНЗАМИ

<jats:p>Наиболее широкие возможности коррекции аберраций оптической системы предоставляют радиально-градиентные линзы. Неоднородный материал этих линз может быть получен одной из аддитивных технологий путем варьирования пространственного распределения концентраций каждого из его компонентов. При этом выбор оптических материалов компонентов во многом определяет качество формируемого изображения и характеристики проектируемой системы. Поэтому глобальная оптимизация оптических систем с градиентными линзами должна включать перебор материалов и варьирование распределением их концентраций. Целью исследования является разработка программного комплекса для глобальной полихроматической оптимизации оптических систем с радиально-градиентными линзами в среде Zemax OpticStudio и демонстрация эффективности комплекса на примере расчета инфракрасного объектива с градиентной линзой. В статье рассматриваются пути и особенности моделирования двухкомпонентных неоднородных материалов поверхностью Gradient 6 и анализируются ограничения стандартных средств программного пакета при решении задач автоматизированного перебора комбинаций материалов. Предложена архитектура программного комплекса, основанная на разделении вычислительного процесса на этапы подготовки данных, выполнения оптимизационных расчетов и последующей обработки результатов. Для реализации комплекса использованы языки программирования Python и ZPL, обеспечивающие взаимодействие внешних вычислительных модулей со средой оптического проектирования. Работоспособность программного комплекса подтверждена на примере глобальной оптимизации инфракрасного объектива, состоящего из двух однородных и одной радиально-градиентной линзы. В результате автоматизированного исследования множества комбинаций материалов получено решение, увеличившее светосилу объектива при сохранении требуемого качества изображения. Показано, что использование разработанного программного комплекса позволяет исключить выполнение большого количества ручных операций и обеспечить воспроизводимость результатов расчетов. Сделан вывод о целесообразности дальнейшего анализа эффективности разработанного программного комплекса на более широком классе оптических систем, включающих градиентные элементы, а также развития комплекса на основе методов машинного обучения.</jats:p>