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2023-04-07 12:23 |
Ansys Zemax | 如何使用Zernike凹陷表面对全反射系统进行建模
本文介绍如何使用Zernike标准下垂表面对全反射系统进行建模。全反射系统是一种特殊情况，其中Zernike凹陷表面可用于模拟给定场点的所有波长下的性能。使用Zernike凹陷表面代替Zernike相位，因为衍射功率与波长变化时的反射功率不同。一个相位波是任何波长的一个波，但0.5微米处的一个下垂波在1.0微米处只有半个波。(联系我们获取文章附件) ~1G^IZ6
2#wnJdr6E
介绍 c{q+h V=
B,>02EZ
这是“如何使用Zernike系数对黑盒光学系统进行建模” 的姊妹篇。两篇文章可一起阅读。 'E| %l!xO
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Zernike数据表示光学系统在特定场和波长下的性能测量。因为关于玻璃、曲率半径、非球面系数等的信息。不是 Zernike 数据的一部分，无法将 Zernike 数据缩放到不同的场或波长。 J/1kJ@5
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如果您使用的是全反射设计，则可以使用Zernike标准凹陷表面来描述给定视场下所有波长的光学系统像差，因为全反射系统不会遭受色差。 g6M>S1oOO
q;{(o2g
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约洛望远镜示例 ?ANW I8'_j
I%T+H[,
例如，考虑类似Yolo望远镜的：
@|gG3
[attachment=117183] fc#9e9R
oW^b,{~V
{*xE+ |
这个没有遮挡的望远镜产生这样的波前： .$U,bE
[attachment=117184] [$y(>] ~.
K?.~}82c
8hGyh#
现在，要使用 Zernike 下垂曲面制作等效系统，我们只需要出口瞳孔位置和直径，如上一篇文章所示。此数据是： , ZsZzZ#
}">r0v!3
k!c7eP"%8^
出瞳直径 = 701.681 mm 出瞳位置 = 9484.22 mm T3 w%y`K
2Bc cE
仍然遵循上一篇文章，可以产生如下一阶等效系统： [4Q;(67
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km <+F=~
[attachment=117185] :H}iL*
9*"
!6/UwPs
其中，系统的入射瞳孔直径设置为原始Yolo的出射瞳孔直径，近轴透镜的焦距设置为与出射瞳孔位置相同的值。这为我们提供了一个与原始参考球体半径相同的一阶系统。 /@Lk H$
O Uv )`K
yR$_ZXsd
然后，我们以下垂为单位导出 Zernike 数据。执行此操作的宏类似于原始文章中提供的宏，但添加了额外的缩放因子： ;*%rFt9FK
[S6u:;7
}7.A~h
SUB get_scale ne#dEUD
! Get the conversion factor to take phase to sag in mm Q 3WD!Z8y
! Assume mm for all lens units: will need to modify if not the case 4$-R|@,|_
! Get the wavelength, in microns e@3SF
primary = WAVL(PWAV()) =!TUf/O-
! to mm…primary = "P !
.5B
primary/1000 Wn<?_}sa|z
! Scale factor is one wavelength equals this much sag @A[)\E1
! Factor of two because the surface is used in reflection 6[m~xegG
scale = -1 * primary/2 QqM[W/&R
RETURN yP"2.9\erH
!W}sOK7#
然后用于在保存到磁盘之前将 Zernike 数据缩放为下垂单位： Nl\`xl6y]
Vgm*5a6t
FOR order = 1, max_order, 1 !)a_@ d.;i
z_term = order + 8 # offset to the correct location in the data structure, see Help Files! /&gg].&2?
PRINT VEC1(z_term)*scale yP58H{hQM8
NEXT order /^=1]+_!
OZ`cE5" i
然后使用导入工具将 Zernike 数据导入到 Zernike 标准凹陷表面，可以看到相同的波前误差和其他光线追踪结果： ! ._q8q\
[attachment=117186] =~:IiK/#
<) * U/r
X,Ql6uO
原始文件和 Zernike 等效文件都在附件中。如果添加更多波长，您将看到两个文件在任何波长下都给出相同的结果。然而，详细的透射和其他偏振数据将不等效，因为Zernike文件对原始文件中使用的涂层一无所知，并且仍然没有办法预测望远镜的行为将如何随场变化：仍然需要一组每个场的Zernike系数。
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