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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) (Y7zaAG]  
{dpDQP +!  
介绍 Rky]F+J  
0!lWxS0#=  
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。 Is }kCf  
vVa|E# [  
3Zd,"/RH  
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。 y||RK` H  
_\tv ${  
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。
w@cW`PlF  
xt,Qn460;  
VlA]A,P}i  
约洛望远镜示例 $;q }j vo  
lbIPtu  
例如,考虑类似Yolo望远镜的: SKnYeT  
[attachment=117183] U-fxlg|-C  
=%IyR  
8^j~uH  
这个没有遮挡的望远镜产生这样的波前: GVnDN~[  
[attachment=117184] N=2T~M 1  
ll X `  
, %z HykP  
现在,要使用 Zernike 下垂曲面制作等效系统,我们只需要出口瞳孔位置和直径,如上一篇文章所示。此数据是: FV "pJ  
Pm/i,T6&\  
&Q?@VN i  
出瞳直径 = 701.681 mm 出瞳位置 = 9484.22 mm wxh\CBxG  
;]=w6'dP!  
仍然遵循上一篇文章,可以产生如下一阶等效系统: Wmcd{MOS  
-W('^v_*  
[attachment=117185] F.$z7ee@  
.aY $-Y<  
T Q4L~8  
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。 a!:N C  
/^nIOAeE  
=#W:z.w  
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: 3_XLx{["'  
9c)#j&2?H  
Muk J^h*V  
SUB get_scale >iOf3I-ATt  
! Get the conversion factor to take phase to sag in mm rn*'[i?  
! Assume mm for all lens units: will need to modify if not the case pz['o  
! Get the wavelength, in microns 2Wluc37  
primary = WAVL(PWAV()) YQG l8E'  
! to mm…primary = g_syGQ\  
primary/1000 ;HXk'xN  
! Scale factor is one wavelength equals this much sag ~ `qWE u  
! Factor of two because the surface is used in reflection g[pU5%|"[  
scale = -1 * primary/2 \vT~2Y(K  
RETURN e~lFjr]  
66eJp-5e8  
然后用于在保存到磁盘之前将 Zernike 数据缩放为下垂单位: zs#-E_^%M  
(Fzy8 s  
FOR order = 1, max_order, 1 {ac$4#Bp[B  
z_term = order + 8 # offset to the correct location in the data structure, see Help Files! |@JTSz*Or  
PRINT VEC1(z_term)*scale ^{MqJ\S7H  
NEXT order iG6]Pr|;e  
@L!^2v  
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: OU,FU@6,7w  
[attachment=117186] *2a"2o  
"PI;/(kR  
/)_4QSz7  
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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