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    [分享]Ansys Zemax | 如何使用Zernike凹陷表面对全反射系统进行建模 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-04-07
    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) C\%T|ZDE  
    ;#'YO1`gf3  
    介绍 ' i- 6JG%  
    Hzm<KQ g  
    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。 :bBLP7eyV  
    9W^sq<tR  
    Q]44A+M]  
    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。 QaAA@l  
    jb0wP01R  
    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。
    s &4k  
    6I)[6R  
    U;SReWqU  
    约洛望远镜示例 h%4aL38  
    !VLk|6mn  
    例如,考虑类似Yolo望远镜的: F4M )x`  
    P{T\zT  
    y]3`U UvXD  
    o%EzK;Df  
    这个没有遮挡的望远镜产生这样的波前: &%@e6..Ex  
    U-F\3a;&  
    IP?15l w  
    rcq^mPdQ  
    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: EC9bCd-z  
    v,T :V#f^  
    ? <F=*eS  
    出瞳直径 = 701.681 mm 出瞳位置 = 9484.22 mm ;$a+ >  
    KjWF;VN*[3  
    仍然遵循上一篇文章,可以产生如下一阶等效系统: fyt ODsb>  
     3o_)x  
    RB\ Hl  
    8 x=J&d  
    _sp, ,gz  
    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。 LDDg g u   
    :k; c|MW  
    _h6j, )  
    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: $ol]G`+  
    ~^{>!wU+  
    $&25hvK,  
    SUB get_scale [c^!;YBp)  
    ! Get the conversion factor to take phase to sag in mm XC(:O(jdA2  
    ! Assume mm for all lens units: will need to modify if not the case .2Q4EbM2  
    ! Get the wavelength, in microns t]3> X  
    primary = WAVL(PWAV()) <wH"{G3?  
    ! to mm…primary = hQeGr 2gMq  
    primary/1000 &nV/XLpG  
    ! Scale factor is one wavelength equals this much sag 1;*4y J2  
    ! Factor of two because the surface is used in reflection &6feR#~A  
    scale = -1 * primary/2 3# g"Z7/  
    RETURN IZ/PZ"n_(  
    PFKl6_(  
    然后用于在保存到磁盘之前将 Zernike 数据缩放为下垂单位: DX2_} |$!  
    ]Cc3}+(s  
    FOR order = 1, max_order, 1 @$Xl*WT7  
    z_term = order + 8 # offset to the correct location in the data structure, see Help Files! "|Ke/0rGB  
    PRINT VEC1(z_term)*scale "L0Q"t:  
    NEXT order eS`ZC!W   
    4Wd H!z  
    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: FNN7[ku!  
    QkFB \v  
    0&~ JC>S  
    ~xa yGk  
    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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