基于Zemax的HE-Ne激光光束聚焦物镜的设计

表1中前3个半径是初步取定的，第4个半径的数据是由焦距的要求算出来的。构造的初步想法是将一块厚10mm的平板分成2块，中间划出来的半径初步取定为80mm，然后对第一块，将凸的一端（半径为+80mm的一端）朝向远处的物体，2片镜片的空气间隔暂取为0.2mm，然后由第4个半径来保证焦距f'=60mm的要求。采用高折射率玻璃nE-FDS1=1.92286。

2.2 ZEMAX像差校正

利用ZEMAX得到的初始结构的MTF曲线如图3所示。从图中可看出成像质量很差，因此需要校正像差。我们将镜头的像差校正分成3个阶段：校正基本像差，校正高级像差，像差平衡。

2.2.1 基本像差校正

在He-Ne激光光束聚焦物镜的设计中，基本像差一般指球差。选取合适的优化函数用ZEMAX进行优化时，还要注意控制有效焦距。

1）用LONA控制轴向球差，当选择LONA控制不住球差时，同时加入SPHA操作数，设置合理权重，可以将轴向球差进一步改善。

2）用EFFL操作数控制有效焦距为60mm。

3）用GMTT和GMTS控制子午和弧矢方向的几何调制传递函数，用几何MTF优化后，再使用MTFA进一步提高系统性能。

2.2.2 高级像差的校正

在完成基本像差校正的基础上，需要全面分析系统像差的校正情况，找出最重要的高级像差，利用上述操作数控制最重要的高级像差。在校正过程中某些本来不大的高级像差可能会增大，这时必须把它们也加入校正，或者在无法同时校正的情况下采取这种方案，使各种高级像差得到兼顾。

2.2.3 像差平衡

......

3 结论

本文设计了一款双片型的He-Ne激光光束聚焦物镜，玻璃材料采用E-FDS1，在ZEMAX中使用合适的优化函数和权重对像差进行校正，逐步消除了基本像差、高级像差、并进行了像差平衡，获得了较好弥散斑直径的He-Ne激光光束聚焦物镜，MTF曲线也很理想，而且结构简单，聚焦性能好。

全文内容下载：http://www.opticsky.cn/read-htm-tid-59973.html