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Ansys Zemax | 如何在序列模式下模拟分光棱镜
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ueotek
2023-06-15 10:06
Ansys Zemax | 如何在序列模式下模拟分光棱镜
概述
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这篇文章介绍了:
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· 如何在序列模式下使用多重结构创建分光棱镜
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· 如何在布局图以及分析/计算窗口中同时追迹透射和反射光线
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· 在考虑偏振及镀膜的影响下如何计算透射和反射光线的总能量
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(联系我们获取文章附件)
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介绍
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(UDR=7w)
在 OpticStudio 中,分光棱镜可以在序列或非序列追迹模式下模拟。
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在非序列中,光线可以在折射表面上分裂为折射和反射光线。这也是非序列模式最主要的优势:光线可以在物体表面处分裂为反射和透射的部分。
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而在序列模式中,光线只能在折射表面处发生折射,并在镜面上发生反射;OpticStudio 的多重结构功能可以用来在序列模式下同时模拟折射和反射光线。在本文中,我们将在序列模式中建立如下图所示的分光棱镜系统:
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系统中包含一个与偏振无关的50/50分光棱镜。该棱镜由 N-BK7 玻璃组成,并且表面镀有 MgF2 抗反射膜层。其中,中间的50/50分光膜层为理想膜层,并且与偏振、入射角和波长无关。在上图中显示的绿色光线为反射光线,在入射到上面的像面前首先经过下面的反射镜反射。我们将计算两个像面上,考虑M-BK7玻璃的体吸收、表面膜层的菲涅尔损耗以及理想的50/50分光膜层的正确透射光强。
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在开始本文的案例前,您需要了解如何在 OpticStudio 中设置系统和表面属性。您可以参考以下两篇文章。
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Ansys Zemax | 如何设计单透镜 第一部分:设置
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Ansys Zemax | 如何倾斜和偏心序列光学元件
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&8R %W"<K
需要注意的是,OpticStudio 可以详细的模拟表面膜层,如金属膜层或多层电介质膜层等。在本例中,我们将主要展示棱镜几何体的建立,因此只会在模型中使用简单的膜层。
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定义系统和分光表面
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首先进行如下系统设置:
B;A^5~b
· 系统单位设为
mm
(系统选项 (System Explorer) – 单位 (Unit))
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· 波长设为
550nm
(系统选项 (System Explorer) – 波长 (Wavelength))
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· 设置单一视场:
X=0, Y=0
(系统选项 (System Explorer) – 视场 (Fields))
eWvL(2`T x
· 设置系统孔径类型为
入瞳直径
(Entrance Pupil Diameter),并设置孔径值为
15mm
(系统选项 (System Explorer) – 孔径 (Aperture))
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9Ny{2m=Ye
在镜头数据编辑器中输入如下这些表面:
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jHPJk8@y
k,>sBk8
.YquOCc(
在镜头数据编辑器的上方工具栏中,点击
旋转/偏心元件 (Tilt/Decenter Elements)
工具,并将表面3旋转-45度:
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打开
3D视图 (3D Layout)
工具,并只在Y方向显示5条光线,如下图所示:
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%\?2W8Qv_J
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设置矩形孔径
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^\kv>WBE
序列模式下的系统孔径为圆形孔径,并且所有表面的默认孔径也是圆形孔径。如果想设置分光棱镜的几何体结构,需要在表面2和6上设置一个10mm x 10mm的矩形孔径,并在表面4上设置一个10mm x {10 x root(2)}mm的矩形孔径。
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在表面2和6的表面属性中的孔径选项卡中设置如下孔径:
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"J(#|v0
olzP=08aaV
在表面4的表面属性中的孔径选项卡中进行如下设置:
hPt(7E2ke~
=/MAKi}g
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|V{'W-` |[
更新3D视图,您可以看到如下系统结构:
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b'`8$;MII
c;l d
#"%=7(
如果想要在布局图中移除渐晕的边缘光线,您需要勾选3D视图的设置参数中的“
删除渐晕 (Delete Vignetted)
”选项:
kBd #=J
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jJ-j
ETe,RY
更新3D视图可以看到如下结果:
3X,9K23T
\3w=')({
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`-S6g^Y
设置分光膜层
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