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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) E<{ R.r  
h0*!;Z7  
介绍 Go`vfm"S  
qTRsZz@  
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。 d\&U*=  
(Z+.45{-  
SB;&GHq"n  
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。 4M=]wR;  
Avge eJi  
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。
)!th7sH  
BA@lk+aW  
.wEd"A&j  
约洛望远镜示例 "(3[+W{|  
(+w*[qHe  
例如,考虑类似Yolo望远镜的: & TCkpS  
[attachment=117183] 1jmjg~W  
-V*R\,>  
DTX0  
这个没有遮挡的望远镜产生这样的波前: WA<v9#m  
[attachment=117184] a{L%7  
<O(4TO  
2jA{SY-  
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: 8 `v-<J  
h/QXPdV  
^rB8? kt  
出瞳直径 = 701.681 mm 出瞳位置 = 9484.22 mm 6iry6wcHm  
F#3Q_G^/  
仍然遵循上一篇文章,可以产生如下一阶等效系统: =Pyj%4Rs  
3<e=g)F  
[attachment=117185] J@/kIrx  
")1:F>  
vSGH[nyCY  
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。 i7CX65&b  
H9Gh>u]}  
D5gFXEeh  
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: >1X|^  
K6)Gc%:`  
. o6Or:L  
SUB get_scale s2a{>II6  
! Get the conversion factor to take phase to sag in mm Q8$}@iA[  
! Assume mm for all lens units: will need to modify if not the case _kC-dEGf!y  
! Get the wavelength, in microns !K#qeY}  
primary = WAVL(PWAV()) p . %]Q*8  
! to mm…primary = ;'gWu  
primary/1000 p0]=QH  
! Scale factor is one wavelength equals this much sag x o;QCOH  
! Factor of two because the surface is used in reflection RV1coC.g4x  
scale = -1 * primary/2 Do9x XK  
RETURN +l42Awl>K  
JT~4mT  
然后用于在保存到磁盘之前将 Zernike 数据缩放为下垂单位: gZVc 5u<  
\a<wKTkn  
FOR order = 1, max_order, 1 2V]UJ<  
z_term = order + 8 # offset to the correct location in the data structure, see Help Files! xKbXt;l2  
PRINT VEC1(z_term)*scale EX*HiZU>  
NEXT order %q"%AauJR  
//B&k`u  
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: S*pGMuui  
[attachment=117186] NCveSP  
{.`vs;U  
)w em|:H  
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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