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ueotek 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) '?Q"[e  
9$U4x|n  
介绍 nT +ZSr  
Q$ Dx:  
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。 ~Hv>^u Mh  
c#`IF6qj  
NI.ROk1{+4  
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。 = &?&}pVF  
#qR6TM&;  
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。
r>i95u82'  
I{WP:]"Yf  
C2\WvE%!  
约洛望远镜示例 GA/afc,V  
X9SOcg3a  
例如,考虑类似Yolo望远镜的: 8O(L;&h  
[attachment=117183] NP.i,H  
6 >;OVX  
wfEL .h  
这个没有遮挡的望远镜产生这样的波前: 42A'`io[w]  
[attachment=117184] q# Q%p+  
HC1<zW[  
rFkZ'rp74b  
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: Iz j-,a  
]W4{|%@H"  
6&0G'PMf  
出瞳直径 = 701.681 mm 出瞳位置 = 9484.22 mm oWLP|c~ Ap  
XEagN:  
仍然遵循上一篇文章,可以产生如下一阶等效系统: FE^/us7r  
yzT1Zg_ER  
[attachment=117185] {:VK}w  
N-&ZaK  
C& XPn;f  
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。  qsXkm4  
2 'D,1F  
s^IC]sW\%  
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: XqUQ{^;aI  
0'.z|Jg=  
L-rV+?i`6f  
SUB get_scale .boB b<  
! Get the conversion factor to take phase to sag in mm :4Nv6X61  
! Assume mm for all lens units: will need to modify if not the case 2#3`[+g<n  
! Get the wavelength, in microns c}|.U  
primary = WAVL(PWAV()) ]B3+& g  
! to mm…primary = S5, u| H  
primary/1000 M*D_p n&  
! Scale factor is one wavelength equals this much sag |2n*Ds'  
! Factor of two because the surface is used in reflection (VI(Nv:o@  
scale = -1 * primary/2 ZI qXkD  
RETURN 9&Un|cr  
-64 ;P9:A>  
然后用于在保存到磁盘之前将 Zernike 数据缩放为下垂单位: )V>zXy}Y  
&~/g[\Y  
FOR order = 1, max_order, 1 vE8'B^h1  
z_term = order + 8 # offset to the correct location in the data structure, see Help Files! (Cq 38~mR  
PRINT VEC1(z_term)*scale ';8 ,RTe  
NEXT order W94u7a  
=T26vu   
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: RU'a 8j+W  
[attachment=117186] kdlmj[=  
);}M"W8  
skan1wQ  
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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