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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) #$5"&SM
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介绍 mu#I F'|b
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这是“如何使用Zernike系数对黑盒光学系统进行建模” 的姊妹篇。两篇文章可一起阅读。 ZmLA 4 <
U0ZT9/4
*B4?(&0
Zernike数据表示光学系统在特定场和波长下的性能测量。因为关于玻璃、曲率半径、非球面系数等的信息。不是 Zernike 数据的一部分，无法将 Zernike 数据缩放到不同的场或波长。 x;^DlyyYU
-yP|CZM
如果您使用的是全反射设计，则可以使用Zernike标准凹陷表面来描述给定视场下所有波长的光学系统像差，因为全反射系统不会遭受色差。 yH=Hrz:<eM
6TR` O
d}RU-uiW
约洛望远镜示例 AvmI<U
~U; M1>
例如，考虑类似Yolo望远镜的： 8+*
1s7{
[attachment=117183] }Wo wgY
p*NKM}
]I
S g &0a$
这个没有遮挡的望远镜产生这样的波前： \m xi8Z
w
[attachment=117184] w"Q/ 6#!K
Io;x~i09K
lXT+O JF
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： HXeX !
&GfDo4$
]>9[}'u
出瞳直径 = 701.681 mm 出瞳位置 = 9484.22 mm .](~ dVp%~
; b`kN;s
仍然遵循上一篇文章，可以产生如下一阶等效系统： Z|#G+$"QV
KgH_-REN
[attachment=117185] +=Y[RCXT
o?{-K-'B$
[PIh^ DhK
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。 }R9>1u}6
W>_K+: t
LJgGX,Kp
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： "C] v
`
t6|09e
)KdEl9 o
SUB get_scale "d; T1
! Get the conversion factor to take phase to sag in mm qNuBK6E#4
! Assume mm for all lens units: will need to modify if not the case z%q)}$O
! Get the wavelength, in microns d)WGI
RUx
primary = WAVL(PWAV()) 1CR )1H
! to mm…primary = >ufL RGL>
primary/1000 Z[G[. \0
! Scale factor is one wavelength equals this much sag \S_ o{0ZY}
! Factor of two because the surface is used in reflection 4 [lym,8C
scale = -1 * primary/2 ;%Zu[G` C
RETURN ~LF/wx>
X( )yhe_
然后用于在保存到磁盘之前将 Zernike 数据缩放为下垂单位： K'c[r0Ew
N|2PW ~,
FOR order = 1, max_order, 1 $xqX[ocor
z_term = order + 8 # offset to the correct location in the data structure, see Help Files! m4on<5s/
PRINT VEC1(z_term)*scale 3Viz0I<%
NEXT order x+bC\,q
8zO;=R A7%
然后使用导入工具将 Zernike 数据导入到 Zernike 标准凹陷表面，可以看到相同的波前误差和其他光线追踪结果： NX&Z=ObHu}
[attachment=117186] {+^&7JX
S*NeS#!v
s$Vz 1B
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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