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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) D l" y|
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介绍 (ZI&'"H
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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。 mV4} -
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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。 h|-r t15
(PB|.`_<H
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。 2]C0d8= *?
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约洛望远镜示例 $YSOk yC?
y-Ol1R3:c#
例如，考虑类似Yolo望远镜的： {Rz`)qqE
[attachment=117183] -51L!x}1c
IM@Qe|5
HL!-4kN
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这个没有遮挡的望远镜产生这样的波前： \ o3i9Q9C
[attachment=117184] gM= ~dBz
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CRx:3u!:
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： WW_X:N~~e\
- 0Q!:5EC
|0bSxPXn!
出瞳直径 = 701.681 mm 出瞳位置 = 9484.22 mm 6zI?K4o
Df4n9m}E
仍然遵循上一篇文章，可以产生如下一阶等效系统： RoiMvrJQP
9\n}!{@i
[attachment=117185] ilHj%h*z
Uex b>|
~/.&Z`ls
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。 +HcH]D;
i4-L!<bJ
=o-q u^T^u
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： >/n/ n{{
cCeD3CuRA%
2Hd 6
SUB get_scale |On6?5((e
! Get the conversion factor to take phase to sag in mm c8Opc "UE
! Assume mm for all lens units: will need to modify if not the case q)vD "{ 0.
! Get the wavelength, in microns m|y]j 4
primary = WAVL(PWAV()) K0#tg^z5d
! to mm…primary = .Q#Eb %%
primary/1000 dEL>Uly
! Scale factor is one wavelength equals this much sag J|b1
K ]
! Factor of two because the surface is used in reflection OkQSqL
scale = -1 * primary/2 q\/|nZO4
RETURN <)&yk cB
{.2C>p
然后用于在保存到磁盘之前将 Zernike 数据缩放为下垂单位： YA|*$$
HW d,1
FOR order = 1, max_order, 1 b9v Kux
z_term = order + 8 # offset to the correct location in the data structure, see Help Files! xv ja
PRINT VEC1(z_term)*scale X >**M
NEXT order /U`"|3
?L
$KlF Y
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： k~gQn:.Cx
[attachment=117186] _]4cY% s
:[rx|9M6
&sKYO<6K }
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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