角锥棱镜后向衍射特性的ZEMAX分析

0.引言

角锥棱镜(CCR)是一种高精度的光学元件，广泛应用于光电测距的合作目标、激光通信和光学变换等领域。其最大的特点是：当一束平行光垂直于大面入射，依次经过3个直角反射面的反射后，从与入射方向相反的方向出射。目前国内对角锥棱镜的偏振特性[1]和远场衍射特性[2-3]都进行了一定的探讨，采用的方法也各不相同，包括几何光学简化方法[4]、矩阵传播方法[2,5]、波动光学方法[3]，但计算过程繁杂且结果存在差异。

Zemax作为国际通用的光学设计软件，其优秀的计算效率和精度使得该软件被广泛使用。因而，文中借助于Zemax软件深入分析了相关参数对角锥棱镜后向衍射图像的影响，包括角锥棱镜二面角、后向传输距离及其偏振态的影响。对于角锥棱镜及其相关系统设计具有普遍意义，使得在理论设计时能够简单快捷地得到准确结果，减低设计难度，提高效率。

1.角锥棱镜的非序列分析

在理想情况下，角锥棱镜3个反射面(如图1所示，标记为1、2、3)两两之间的夹角为90°，取空间坐标系,角反射器的3条棱和它们的像将通光孔径分为6个扇形区域，入射光先后被3个面反射，经过反射面有6种不同的次序(123,213,231,321,312,132)，出射光被分为6束。光线在这个连续的模型里，不会从第1个面追迹到第3个面，再到第2个面，这个模型很简明，但从纯粹的几何追迹光学理论的角度进行角锥棱镜的设计往往会给棱镜的有效使用带来一系列的问题，因此，采用Zemax的非连续方式分析角锥棱镜的反射特性。

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