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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)
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介绍 9d(#/n
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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。 83{P7PBQ;]
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%^ nNt:N0
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。 Fpeokr"i
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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。 &?Q^i">cZ
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w9O!L9 6
约洛望远镜示例 b0f6p>~q^
_G'A]O/BZD
例如，考虑类似Yolo望远镜的： <o*b6 m%
[attachment=117183] X-,oL.:c
*,*O.#<6
)& Oxp&x
这个没有遮挡的望远镜产生这样的波前： |JH NF s
[attachment=117184] NJ-Ji> w
B'`25u_e<
$N;J )
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： bX(/2_l
n"D` =
hlze ]d?z
出瞳直径 = 701.681 mm 出瞳位置 = 9484.22 mm 5;^1Ab0
8"-=+w.CZ
仍然遵循上一篇文章，可以产生如下一阶等效系统： 84WcaH
X u HR
[attachment=117185] (c^ { T)
[6_.Y*} N
$?]` 2*i
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。 KZVdW@DY
q5'G]j{,Z
*n7=m=%)
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： X# ud5h
]7yxXg
748:*
(O
SUB get_scale D_ ~;!^
! Get the conversion factor to take phase to sag in mm N}ND()bf
! Assume mm for all lens units: will need to modify if not the case $e--"@[Y
! Get the wavelength, in microns | B*B>P#
primary = WAVL(PWAV()) j X (${j<
! to mm…primary = vq+CW?*"
primary/1000 <j,3Dn
! Scale factor is one wavelength equals this much sag q1x[hv3
pP
! Factor of two because the surface is used in reflection V+@ }dJS
scale = -1 * primary/2 UntFk oO
RETURN S<cz2FlV
[)GR P
然后用于在保存到磁盘之前将 Zernike 数据缩放为下垂单位： Jvsy
6R
D M+MBK
FOR order = 1, max_order, 1 _5~|z$GW
z_term = order + 8 # offset to the correct location in the data structure, see Help Files! Fw{@RQf8
PRINT VEC1(z_term)*scale j%-Ems*H
NEXT order J@E]Fl
YGLq ~A
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： 2y!aXk\#C
[attachment=117186] rr1'|
k "
O2p E"8=4Q
V;"2=)X
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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