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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) XP}<N&j  
8XaQAy%d]  
介绍 iRBfx  
X-/]IH DN  
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。 kf9X$d6   
y>LBl]  
Lj7AZ|k  
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。 &3&HY:yF  
F[MFx^sT{  
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。
YZ7.1`8  
Xc.`-J~Il  
ABkl%m6xf  
约洛望远镜示例 sRfcF`7  
r<\u6jF  
例如,考虑类似Yolo望远镜的: yQrD9*t&g  
[attachment=117183] |a@L}m  
13f)&#, F  
( 5~h"s  
这个没有遮挡的望远镜产生这样的波前: @nf`Gw ;  
[attachment=117184] DwF hK*  
qP;OaM CX  
=u;MCQ[  
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: !9x}  
=V5%+/r+f  
S>{~nOYt-`  
出瞳直径 = 701.681 mm 出瞳位置 = 9484.22 mm X?Au/  
]^]wP]R_  
仍然遵循上一篇文章,可以产生如下一阶等效系统: 9u:Q,0\  
P;*(hY5&  
[attachment=117185] V.Mry`9-  
%)n=x ne  
adw2x pj  
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。 4P0}+  
0YHFvy)  
2pAW9R#UV-  
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: W!<U85-#S  
PW4q~rc=:  
;d?R:Uw8  
SUB get_scale G&dKY h\  
! Get the conversion factor to take phase to sag in mm F}zDfY\-  
! Assume mm for all lens units: will need to modify if not the case pJ{Y lS{  
! Get the wavelength, in microns Debv4Gr;^  
primary = WAVL(PWAV()) f!"w5qC^  
! to mm…primary = 7o4\oRGV  
primary/1000 fR|A(u#9  
! Scale factor is one wavelength equals this much sag cZ06Kx..  
! Factor of two because the surface is used in reflection cNH7C"@GVu  
scale = -1 * primary/2 ElXFeJ%[G  
RETURN HTtnXBJ)*H  
%3 rP `A  
然后用于在保存到磁盘之前将 Zernike 数据缩放为下垂单位: ])!*_  
8_F1AU? u  
FOR order = 1, max_order, 1 Q.[0ct  
z_term = order + 8 # offset to the correct location in the data structure, see Help Files! (#'>(t(4  
PRINT VEC1(z_term)*scale j39wA~ K  
NEXT order #1[u (<AS  
Je{ykL?N  
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: H#&00Q[  
[attachment=117186] 4m)n+ll  
W4N{S.#!  
u&NV,6Fj2[  
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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