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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) N wtg%;  
}l;Lxb2`  
介绍 Vz"u>BP3~  
Lgi[u"Du  
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。 q3S+Y9L  
RH[+1z8  
wa:0X)KC?  
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。 |/T43ADW  
"HlgRp]u  
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。
\#6Fm_b] u  
DWm SC}{.  
F]_cbM{8/  
约洛望远镜示例 L`[z[p {?  
T3pdx~66  
例如,考虑类似Yolo望远镜的: s'u(B]E  
[attachment=117183] ]KuMz p!  
8C7Z{@A&#  
C@gXT]Q 0}  
这个没有遮挡的望远镜产生这样的波前: ,t,wy37*D  
[attachment=117184] L CSeOR  
(OmH~lSO.  
9[Qd)%MO  
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: NlF}{   
<Kt3PyF  
!;3PG9n3|h  
出瞳直径 = 701.681 mm 出瞳位置 = 9484.22 mm q_t4OrLr=  
P Sx304  
仍然遵循上一篇文章,可以产生如下一阶等效系统: 0KvVw rWJ  
_*6v|Ed?  
[attachment=117185] ^b-18 ~s  
WsOi,oG@  
+j[oEI`e  
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。 ..<3%fL3  
PQ U]l"A  
0q6I;$H  
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: ,k0r  
kB P*K  
q/gB<p9  
SUB get_scale Tg ?x3?kw  
! Get the conversion factor to take phase to sag in mm Vpp&|n9^  
! Assume mm for all lens units: will need to modify if not the case m~`>`4  
! Get the wavelength, in microns Is.WZY a  
primary = WAVL(PWAV()) )TmtSSS  
! to mm…primary = y,Q5; $w8  
primary/1000 e@]Wh)  
! Scale factor is one wavelength equals this much sag :Vuf6,  
! Factor of two because the surface is used in reflection Q^_/By@  
scale = -1 * primary/2 Pz"`MB<'Ik  
RETURN #AViM_u  
l{WjDed  
然后用于在保存到磁盘之前将 Zernike 数据缩放为下垂单位: &KC!*}<tx  
NPjv)TN}3  
FOR order = 1, max_order, 1 O#kq^C}  
z_term = order + 8 # offset to the correct location in the data structure, see Help Files! 6Y384  
PRINT VEC1(z_term)*scale 53OJ-m%a  
NEXT order }_OM$nzj  
]MTbW=*}ED  
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: *r,b=8|  
[attachment=117186] 5#JJ?  
O8u3y  
3OqX/z,  
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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