zemax实验学习教程.pptx

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1、如何在会聚光束中手动加入折叠反射镜面。如何在会聚光束中手动加入折叠反射镜面。菜菜单单FileFile/NewNew。在在镜镜片片数数据据编编辑辑器器（LDELDE）窗窗口口，显显示示三三个个面面：OBJOBJ，STOSTO，和和IMAIMA，也也即即第第0 0，1 1和和2 2面面。在在表表面面类类型型列列上上双双击击，然然后后用用从从下下拉拉列列表表中中选选Paraxial Paraxial 的的方方法法将将STOSTO面面的的类类型型改改为为近近轴轴镜镜片片，将将STOSTO面面的的厚厚度度设设为为100100，这这是是近近轴轴镜镜片片的的缺缺省省焦焦距距。然然后后，选选SystemSys

2、tem，GeneralGeneral，在在弹弹出出的的对对话话框框里里输输入入孔孔径径值值2020（这这会会产产生生一一个个F/5F/5镜镜片片）。单单击击 OK OK 关关闭闭对对话话框框。现现在在选选AnalysisAnalysis，LayoutLayout，3D 3D LayoutLayout执执行行一一次次3D3D图图形形。你你将将会会看看到到左左边边出出现现一一个个平平面面，光光线线集集中中在在右右边边的的一一个个焦焦点点上上。任任何何光光学学系系统统都都可可用用来来产产生生会会聚聚光光束束，为为简简单单起起见见用用一一个个近近轴镜片表达。轴镜片表达。例例8 折叠反射镜面和坐标断点折

3、叠反射镜面和坐标断点第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例第1页/共101页第一页，编辑于星期日：八点 四十分。加入单个反射镜面使会聚光束方向向上。反射镜面的初始位置的方向为加入单个反射镜面使会聚光束方向向上。反射镜面的初始位置的方向为45度。假设我们需要反射镜面离开度。假设我们需要反射镜面离开近轴透镜近轴透镜30mm的距离，就要求有的距离，就要求有3个新的镜面：一个坐标断点使坐标系统转个新的镜面：一个坐标断点使坐标系统转45度，一个反射镜面，度，一个反射镜面，还有另外一个使反射光旋转还有另外一个使反射光旋转45度。关键的一点是：这三个面都要求使用一个单反射镜面来实现。要加入度。关

4、键的一点是：这三个面都要求使用一个单反射镜面来实现。要加入三个表面，在像面行上任何一处单击，使光标重新定位，按三个表面，在像面行上任何一处单击，使光标重新定位，按Insert键键3次，将第次，将第1面（面（STO面）的厚度面）的厚度改为改为30，在第，在第3面的玻璃列输入面的玻璃列输入MIRROR，再将第，再将第4面（面（IMA前一面）的厚度改为前一面）的厚度改为-70。注意。注意70是负是负的，因为经过奇数面的镜面后厚度符号改变。的，因为经过奇数面的镜面后厚度符号改变。现在更新现在更新3D图形窗口。图会被重画，你将看到从焦点发出的光，落在镜面上，再反弹回离近轴透镜左边图形窗口。图会被重画，你

5、将看到从焦点发出的光，落在镜面上，再反弹回离近轴透镜左边40mm的焦点上。反射镜面没有被倾斜。的焦点上。反射镜面没有被倾斜。例例8 折叠反射镜面和坐标断点折叠反射镜面和坐标断点第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例第2页/共101页第二页，编辑于星期日：八点 四十分。要使反射镜面倾斜要使反射镜面倾斜4545度，可双击第度，可双击第2 2和和4 4面的表面的表面类型列，将这些面改为坐标断点，并从下拉列面类型列，将这些面改为坐标断点，并从下拉列表中选表中选Coordinate BreakCoordinate Break。向右滚动屏幕（用光。向右滚动屏幕（用光标键或标键或LDELDE底部

6、的滚动条）直到出现参量列。在第底部的滚动条）直到出现参量列。在第2 2和和4 4面上会有一系列的面上会有一系列的0 0。单击第。单击第4 4面的面的Parameter 3Parameter 3列，出现列头显示列，出现列头显示“Tilt About XTilt About X”。在该格上。在该格上双击（确信你是在第双击（确信你是在第4 4面上），在弹出的对话框中，面上），在弹出的对话框中，下拉列表中选下拉列表中选PickupPickup作为一种求解（作为一种求解（SolveSolve）类型，）类型，设设From SurfaceFrom Surface为为2 2，Scale FactorScale

7、 Factor为为1.01.0。这会。这会使第二个坐标断点旋转始终与第一个保持同样使第二个坐标断点旋转始终与第一个保持同样的旋转角。单击的旋转角。单击OKOK。注意在表格的值旁有个。注意在表格的值旁有个“P P”，表明是从求解（，表明是从求解（pickup solvepickup solve）中得到的。）中得到的。现现在在移移到到第第2 2面面，在在“tilt tilt about about x x”列列里里输输入入4545。从从主主菜菜单单选选SystemSystem，Update Update AllAll，你你将将看看到到如如图图所示的图形。所示的图形。例例8 折叠反射镜面和坐标断点折

8、叠反射镜面和坐标断点第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例第3页/共101页第三页，编辑于星期日：八点 四十分。注意近轴镜片的厚度为注意近轴镜片的厚度为3030，位于第一个坐标断点的旋转顶点。，位于第一个坐标断点的旋转顶点。坐标断点的厚度是坐标断点的厚度是0 0，表示反射镜面是在同一点上。但是，表示反射镜面是在同一点上。但是，坐标断点已将坐标系统旋转了坐标断点已将坐标系统旋转了4545度。镜面本身是不旋转度。镜面本身是不旋转的，只有它所在的坐标系统，才被旋转。镜面的厚度为的，只有它所在的坐标系统，才被旋转。镜面的厚度为0 0，因为我们在移到下一个面前，要旋转另一个，因为我们在移到下

9、一个面前，要旋转另一个4545度。第度。第二个坐标断点先旋转另一个二个坐标断点先旋转另一个4545度，然后向焦点移动度，然后向焦点移动-70-70个单个单位。注意所有的倾斜和偏心处理应在厚度改变之前。位。注意所有的倾斜和偏心处理应在厚度改变之前。要实现另一个反射镜面，单击像面使光标落在那儿，按要实现另一个反射镜面，单击像面使光标落在那儿，按Insert Insert 键键3 3次。将第四面的厚度从次。将第四面的厚度从-70-70改为改为-30-30，第，第6 6面的玻璃面的玻璃改为改为MIRRORMIRROR，第，第7 7面的厚度改为面的厚度改为+40+40（再次注意经过镜面后符号（再次注意经

10、过镜面后符号的改变），再将第的改变），再将第5 5和和7 7面的表面类型改为坐标断点，在第面的表面类型改为坐标断点，在第5 5面对面对X X轴倾斜中输入轴倾斜中输入4545度。在第度。在第7 7面的对面的对X X轴的倾斜轴的倾斜（tilt tilt about about x x）上上双双击击，在在此此参参量量上上安安放放一一个个pick pick up up solvesolve。求求解解（pick pick upup）是是从从第第5 5面面得得到到的的，比比例例因因子子为为1 1。更新。更新3D3D图层，应该如图所示。图层，应该如图所示。例例8 折叠反射镜面和坐标断点折叠反射镜面和坐标断点

11、第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例第4页/共101页第四页，编辑于星期日：八点 四十分。第第2 2系列的系列的break-mirror-breakbreak-mirror-break系统将光束再转系统将光束再转9090度，因此它仍然与初始光轴平行。度，因此它仍然与初始光轴平行。由于我们已在每一系列中加入了由于我们已在每一系列中加入了“pickupsolvespickupsolves”，就可很容易地通过改变，就可很容易地通过改变2 2个数字个数字将光束倾斜。试着在第将光束倾斜。试着在第2 2和和5 5面的面的“tilt about xtilt about x”中输入中输入3030

12、和和-60-60，然后选，然后选SystemSystem，Update AllUpdate All可看到可看到3 3维图上的影响。维图上的影响。例例8 折叠反射镜面和坐标断点折叠反射镜面和坐标断点第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例第5页/共101页第五页，编辑于星期日：八点 四十分。要求：设计一个扫面系统，扫描一个直径为要求：设计一个扫面系统，扫描一个直径为50mm的氦氖激光光束，扫描角度的氦氖激光光束，扫描角度10，后面有一个，后面有一个F/3的的聚焦透镜系统。聚焦透镜系统。分析：需要设计一个分析：需要设计一个F/3的双胶合透镜，的双胶合透镜，EPD为为50mm，留，留5mm

13、的边缘冗余量，波长为氦氖激光的红色的边缘冗余量，波长为氦氖激光的红色波长，使用波长，使用N-BK7和和F2玻璃材料。玻璃材料。菜单菜单system/general.设置设置EPD为为50mm，5mm的边缘冗余量，菜单的边缘冗余量，菜单system/wavelengths.波长为波长为氦氖激光的红色波长氦氖激光的红色波长0.6328，一个，一个FIELD.如图建立各面如图建立各面,如图设置各面的如图设置各面的Thickness、Glass。双击面。双击面5的的radius，设置，设置F number为为3，其，其Radius自动变为自动变为-92.483261.例例9 扫面镜（扫面镜（Scann

14、ing Mirror）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例第6页/共101页第六页，编辑于星期日：八点 四十分。使使面面2成成为为反反折折镜镜，透透镜镜参参照照面面1旋旋转转90角角，点点击击tools/Coordinates/add fold mirror,打开对话框，输入如下值。打开对话框，输入如下值。例例9 扫面镜（扫面镜（Scanning Mirror）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例第7页/共101页第七页，编辑于星期日：八点 四十分。显示如下图。反折镜面后方所有面的厚度均变号。显示如下图。反折镜面后方所有面的厚度均变号。例例9 扫面镜（扫面镜（Sca

15、nning Mirror）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例第8页/共101页第八页，编辑于星期日：八点 四十分。现现在在，为为了了使使镜镜面面成成为为一一个个扫扫描描镜镜，需需要要倾倾斜斜它它。因因为为扫扫描描角角度度为为10。所所以以在在45标标称称位位置置倾斜倾斜5。为了使镜面成为扫描镜，使用倾斜为了使镜面成为扫描镜，使用倾斜/偏心元件工具。偏心元件工具。选择选择tools/coordinates/tilt/decenter.在对话框中输入如下值。在对话框中输入如下值。例例9 扫面镜（扫面镜（Scanning Mirror）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实

16、例第9页/共101页第九页，编辑于星期日：八点 四十分。更更新新3D图图如如图图所所示示。这这个个工工具具插插入入了了额额外外的的两两个个坐坐标标断断点点面面，所所以以现现在在这这个个镜镜面面在在45的标称位置倾斜了的标称位置倾斜了5。例例9 扫面镜（扫面镜（Scanning Mirror）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例第10页/共101页第十页，编辑于星期日：八点 四十分。建建立立一一个个在在45标标称称位位置置扫扫描描角角为为5的的模模型型。点点击击Editor/Multi-configuration,打打开开多多重重结结构构编编辑辑器器。在在多多重重结结构构编编辑辑器

17、器里里点点击击两两次次edit/insert config,这这样样就就有有三三个个结结构构。双双击击编辑器最左边的栏。编辑器最左边的栏。设置如下参数。设置面设置如下参数。设置面3的参数的参数3为多重结构参数。为多重结构参数。例例9 扫面镜（扫面镜（Scanning Mirror）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例第11页/共101页第十一页，编辑于星期日：八点 四十分。接着编辑输入如下值。接着编辑输入如下值。在在3D Layout界界面面中中点点击击Setting,打打开开设设置置对对话话框框，如如下下设设置置相相关关参参数数。看看到到所有三个结构都重叠了。所有三个结构都重叠

18、了。例例9 扫面镜（扫面镜（Scanning Mirror）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例第12页/共101页第十二页，编辑于星期日：八点 四十分。这时，可以手动按键盘的这时，可以手动按键盘的CTRL-A改变结构。改变结构。例例9 扫面镜（扫面镜（Scanning Mirror）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例第13页/共101页第十三页，编辑于星期日：八点 四十分。例例9 扫面镜（扫面镜（Scanning Mirror）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例注意，在倾斜和非倾斜过程中，反射镜和透镜的半径不同，随着结构的变化注意，在倾斜和非倾斜

19、过程中，反射镜和透镜的半径不同，随着结构的变化 而变化。而变化。解决办法、；最大值解决办法可以设置半径为所有结构中的最大值。解决办法、；最大值解决办法可以设置半径为所有结构中的最大值。方法，点击菜单方法，点击菜单“tool/Apertures/Convert Semi-Diameters to Maximum Apertures”进行设置。进行设置。第14页/共101页第十四页，编辑于星期日：八点 四十分。优化：优化：当前的透镜是为了优化在轴上的情况。当前的透镜是为了优化在轴上的情况。接下来，优化透镜在接下来，优化透镜在5视野内，视野内，优化之前，需重优化之前，需重建评价函数以适应新的结构。建

20、评价函数以适应新的结构。重新运行默认的评价函数工具。重新运行默认的评价函数工具。运行菜单运行菜单“Editor/Merit Function”,在在Merit function Editor窗口中，运行窗口中，运行“tools/default merit functions”,在打开的窗在打开的窗口中进行如下设置。口中进行如下设置。例例9 扫面镜（扫面镜（Scanning Mirror）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例第15页/共101页第十五页，编辑于星期日：八点 四十分。例例9 扫面镜（扫面镜（Scanning Mirror）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计

21、实例先看看当前的点图。运行菜单先看看当前的点图。运行菜单“Analysis/spot diagrams/configuration matrix”,第16页/共101页第十六页，编辑于星期日：八点 四十分。例例9 扫面镜（扫面镜（Scanning Mirror）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例玻璃代替：本例中所有的玻璃代替：本例中所有的3个个结构中使用的是相同的玻璃，结构中使用的是相同的玻璃，因此在棱镜数据编辑器因此在棱镜数据编辑器LDE中中输入玻璃代替物。输入玻璃代替物。运行运行“Tools/Optimization/Glass Substitution Template.

22、”，进行如下设置：进行如下设置：第17页/共101页第十七页，编辑于星期日：八点 四十分。例例9 扫面镜（扫面镜（Scanning Mirror）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例扫描镜分为两类：扫描镜分为两类：Galvanometer反射镜和反射镜和Polygon反射镜。反射镜。Galvanometer反射镜：镜面在顶点的倾斜；反射镜：镜面在顶点的倾斜；Polygon反射镜：在镜面顶点后面的一个偏置点处扫描。反射镜：在镜面顶点后面的一个偏置点处扫描。目前是目前是Galvanometer反射镜扫描。反射镜扫描。接下来进行接下来进行Polygon反射镜设计。假设镜面顶点到多边形的

23、中心距离为反射镜设计。假设镜面顶点到多边形的中心距离为60mm，将，将LED中中进行如下设置进行如下设置第18页/共101页第十八页，编辑于星期日：八点 四十分。例例9 扫面镜（扫面镜（Scanning Mirror）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例然后在然后在LDE中双击面中双击面4，打开面，打开面4的属性对话框，进行如下的设置。的属性对话框，进行如下的设置。第19页/共101页第十九页，编辑于星期日：八点 四十分。例例9 扫面镜（扫面镜（Scanning Mirror）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例再看其再看其3D Layout图，如图所示，此时扫描镜

24、关于后表面倾斜。图，如图所示，此时扫描镜关于后表面倾斜。第20页/共101页第二十页，编辑于星期日：八点 四十分。例例10 离轴抛物镜离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例抛物面非常有用，能把一束平行光会聚成一个点，而没有像差。离轴抛物面常用在第21页/共101页第二十一页，编辑于星期日：八点 四十分。例例10 离轴抛物镜离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例标准面的k=-1时就形成抛物面。创建一个新系统，入瞳直径为10mm。如图输入相关值。面2为抛物面，焦距为曲率半径的

25、一半，与光线方向相反。第22页/共101页第二十二页，编辑于星期日：八点 四十分。例例10 离轴抛物镜离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例其3D布局图和OPD fan 如图所示，非常理想。第23页/共101页第二十三页，编辑于星期日：八点 四十分。例例10 离轴抛物镜离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例接下来使反射镜 大些。设置面2的Semi-diameter为100mm，在其旁边出现一个“U”，表示这是用户定义的。第24页/共101页第二十四页，编辑于星期日：八点

26、四十分。例例10 离轴抛物镜离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例接下来使反射镜 大些。双击面2，打开其属性对话框，进行如下设置。确定第25页/共101页第二十五页，编辑于星期日：八点 四十分。例例10 离轴抛物镜离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例再看其3D布局图，如图所示第26页/共101页第二十六页，编辑于星期日：八点 四十分。例例10 离轴抛物镜离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例在反射镜面2的前面

27、增加一个CB面，并设置该CB在Y方向有+80mm的平移量。其3D布局如图所示。保存该文件。后面要用第27页/共101页第二十七页，编辑于星期日：八点 四十分。例例10 离轴抛物镜离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例复制该系统。方法一：在Y方向的平移量增加。使他成为多重结构。运行菜单“Editor/Multi-configuration”,打开多重结构编辑器，在该编辑器中点击Edit/Insert Config,并进行如下设置。第28页/共101页第二十八页，编辑于星期日：八点 四十分。例例10 离轴抛物镜离轴抛物镜（Off-Axi

28、s Parabolas）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例双击IMAG面，打开其属性设置对话框，进行如下设置，选中“Make Surface Global Coordinate Reference”复选框。第29页/共101页第二十九页，编辑于星期日：八点 四十分。例例10 离轴抛物镜离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例在3D Layout 中运行setting，在设置对话框中的configuration选择ALL。第30页/共101页第三十页，编辑于星期日：八点 四十分。例例10 离轴抛物镜离轴抛物镜（Off-A

29、xis Parabolas）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例其3D Layout 如图所示。第31页/共101页第三十一页，编辑于星期日：八点 四十分。例例10 离轴抛物镜离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例方法二：使用面孔径得到。回到最初的文件状态。第32页/共101页第三十二页，编辑于星期日：八点 四十分。例例10 离轴抛物镜离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例双击面3（MIRROR），打开其属性对话框，在“Aperture”页进行如下设置。设置

30、后，其3D显示如下：第33页/共101页第三十三页，编辑于星期日：八点 四十分。例例10 离轴抛物镜离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例在坐标断点CB前面增加两个新的dummy surfaces.第34页/共101页第三十四页，编辑于星期日：八点 四十分。例例10 离轴抛物镜离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例设置merit function。菜单Editor/Merit Function,打开其编辑器，插入两个操作数。双击第1个操作数的Type列，在下拉菜单中选择G

31、LCZ,surface栏中输入3.双击第2个操作数的Type列，在下拉菜单中选择RAGZ,surface栏中输入5，PX=PY=0.双击第3个操作数的Type列，在下拉菜单中选择DIFF,Op#1和Op#2分别输入1,2，target设置为0，weight设置为1.点击Optimization进行优化。评价函数值变为0.第35页/共101页第三十五页，编辑于星期日：八点 四十分。例例10 离轴抛物镜离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例再平移和倾斜。运行菜单Tools/Coordinates/Tilt/Decenter Elemen

32、ts.，打开其对话框。第36页/共101页第三十六页，编辑于星期日：八点 四十分。例例10 离轴抛物镜离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例在Tilt/Decenter Elements对话框中，进行如下设置。OK，再看其3D图如图所示。第37页/共101页第三十七页，编辑于星期日：八点 四十分。例例10 离轴抛物镜离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例再看其3D图如图所示。可见，一对坐标断点用来倾斜了反射镜，坐标系统在第2个CB后恢复了，但是像平面平移了但没有倾斜。接下

33、来我们要使像平面在光束的中心。第38页/共101页第三十八页，编辑于星期日：八点 四十分。例例10 离轴抛物镜离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例接下来我们要使像平面在光束的中心。通过使用另一个CB实现。在反射镜MIIROR后面插入一个新的CB面（面7）。把面9由标准面变为CB面，如图所示。第39页/共101页第三十九页，编辑于星期日：八点 四十分。例例10 离轴抛物镜离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例设置面3关于X轴的Tilt值改为0.设置面7关于Y轴的Decen

34、ter值改为-80（pick up from 面5）。将面9的Decenter Y和Tilt about X的solve type设置为Chief Ray.第40页/共101页第四十页，编辑于星期日：八点 四十分。例例10 离轴抛物镜离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例此时的3D如图所示。第41页/共101页第四十一页，编辑于星期日：八点 四十分。例例10 离轴抛物镜离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例下面进行多重结构。运行菜单Editor/Multi-configu

35、ration,打开多重结构设置框。在该对话框中，双击第1列，在下拉菜单中选择PRAM，并进行如下设置。第42页/共101页第四十二页，编辑于星期日：八点 四十分。例例10 离轴抛物镜离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例在多重结构对话框中，运行Edit/Insert Config，产生3个多重结构，输入这3个机构关于X轴的倾斜值分别为-5,0，+5度。如图所示。第43页/共101页第四十三页，编辑于星期日：八点 四十分。例例10 离轴抛物镜离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设

36、计实例设置像面的Semi-Diameter为maximum.第44页/共101页第四十四页，编辑于星期日：八点 四十分。例例10 离轴抛物镜离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例看其3D图，按Ctrl-A可见3重结构的3D图。第45页/共101页第四十五页，编辑于星期日：八点 四十分。例例11 色散棱镜色散棱镜（Dispersive Prism）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例1.建立单个色散棱镜:EPD=10mm,Afocal model，波长0.55微米。执行菜单System/General.，打开对话框，如下

37、设置。第46页/共101页第四十六页，编辑于星期日：八点 四十分。例例11 色散棱镜色散棱镜（Dispersive Prism）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例1.建立单个色散棱镜:EPD=10mm,Afocal model，波长0.55微米。执行菜单System/Wavelengths.，打开对话框，如下设置。第47页/共101页第四十七页，编辑于星期日：八点 四十分。例例11 色散棱镜色散棱镜（Dispersive Prism）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例1.在LDE中，IMAG面前面插入两个面，并如下设置相关参数。第48页/共101页第四十八页，编

38、辑于星期日：八点 四十分。例例11 色散棱镜色散棱镜（Dispersive Prism）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例1.在LDE中，双击面2，打开面2的属性对话框，在其Tilt/Decenter页中进行如下设置。第49页/共101页第四十九页，编辑于星期日：八点 四十分。例例11 色散棱镜色散棱镜（Dispersive Prism）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例1.在LDE中，双击面3，打开面3的属性对话框，在其Tilt/Decenter页中进行如下设置。第50页/共101页第五十页，编辑于星期日：八点 四十分。例例11 色散棱镜色散棱镜（Disper

39、sive Prism）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例1.看其3D图和阴影图如图所示。第51页/共101页第五十一页，编辑于星期日：八点 四十分。例例11 色散棱镜色散棱镜（Dispersive Prism）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例1.为面2和面3增加一个矩形孔径。在LDE中，双击面2，打开面2的属性对话框，在其Aperture页中进行如下设置。第52页/共101页第五十二页，编辑于星期日：八点 四十分。例例11 色散棱镜色散棱镜（Dispersive Prism）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例1.为面2和面3增加一个矩形孔径。在

40、LDE中，双击面3，打开面3的属性对话框，在其Aperture页中进行如下设置。第53页/共101页第五十三页，编辑于星期日：八点 四十分。例例11 色散棱镜色散棱镜（Dispersive Prism）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例1.再看其3D图和阴影图如图所示。注意：光线偏离了坐标系统。第54页/共101页第五十四页，编辑于星期日：八点 四十分。例例11 色散棱镜色散棱镜（Dispersive Prism）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例1.接下来需要在棱镜后面增加一个虚拟面，30mm的空气厚度，为坐标断点使用住光线解决办法。在IMAG面前插入一个面，

41、设置为Coordinate Break，其Thickness为30mm，面3的厚度就为0.并双击CB面的Decenter X、Decenter Y、Tilt about X、Tilt about Y，选择Chief Ray.第55页/共101页第五十五页，编辑于星期日：八点 四十分。例例11 色散棱镜色散棱镜（Dispersive Prism）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例1.再看其3D图和阴影图如图所示。第56页/共101页第五十六页，编辑于星期日：八点 四十分。例例11 色散棱镜色散棱镜（Dispersive Prism）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实

42、例1.复制粘贴该单元。用鼠标点击面2并拖动鼠标到面4，即选中面2，3,4.按CTRL+C，再点击IMAG面，再按CTRL+V，即在IMAG面前面复制粘贴面2,3,4.再重复9次，即共复制粘贴10次。看其3D图，一共有35个面，11个棱镜单元。第57页/共101页第五十七页，编辑于星期日：八点 四十分。例例11 色散棱镜色散棱镜（Dispersive Prism）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例2.全局坐标与局部坐标变换。菜单Tools/Coordinates/Local to Gobal.，将局部坐标变为全局坐标。可见每个面的Thickness和Tilt about X的值发

43、生了变化。菜单Tools/Coordinates/Gobal to Local.，将全局坐标变为局部坐标。可见每个面的Thickness和Tilt about X的值发生了变化。第58页/共101页第五十八页，编辑于星期日：八点 四十分。例例11 色散棱镜色散棱镜（Dispersive Prism）第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例2.接下来使用全局坐标。菜单Tools/Coordinates/Local to Gobal.，将局部坐标变为全局坐标。可见每个面的Thickness和Tilt about X的值发生了变化。第59页/共101页第五十九页，编辑于星期日：八点 四十分

44、。例例12 施密特施密特-卡塞格林系统卡塞格林系统(Schmidt-Cassegrain)第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例 卡塞格林望远镜卡塞格林望远镜:由两块反射镜组成的一种反射式望远由两块反射镜组成的一种反射式望远镜，镜，1672年为卡塞格林所发明。反射镜中大的称为年为卡塞格林所发明。反射镜中大的称为主镜，小的称为副镜。通常在主镜中央开孔，成主镜，小的称为副镜。通常在主镜中央开孔，成像于主镜后面。它的焦点称为卡塞格林焦点。像于主镜后面。它的焦点称为卡塞格林焦点。第60页/共101页第六十页，编辑于星期日：八点 四十分。将要学到的：使用多项式的非球面，遮挡，孔径，求解，优化

45、，图层，将要学到的：使用多项式的非球面，遮挡，孔径，求解，优化，图层，MTF MTF 图。图。设计的使用范围为可见光谱。我们将采用设计的使用范围为可见光谱。我们将采用10英寸的孔径，英寸的孔径，10英寸的后焦距（从主镜的后英寸的后焦距（从主镜的后面到焦点）。面到焦点）。由于只有矫正板和主反射面，先在光阑后插入两个面。选择由于只有矫正板和主反射面，先在光阑后插入两个面。选择“SYSTEM”，“GENERAL”，输入，输入10作为孔径值。在同一个对话框中的作为孔径值。在同一个对话框中的units页，将单位页，将单位“毫米毫米（Millimeters）”改为改为“英寸（英寸（Inches）”。选择选

46、择“SYSTEM”，“WAVELENGTHS”，得到，得到“波长数据波长数据”屏幕，设置屏幕，设置3个波长：个波长：486，587，和，和656，其中，其中587为主波长。单击波长对话框底部的为主波长。单击波长对话框底部的“选择（选择（Select-）”按钮。按钮。使用缺省的视场角使用缺省的视场角0度（菜单度（菜单SYSTEM/Field），在下表的表格中输入数据。光阑被放），在下表的表格中输入数据。光阑被放在主面曲率半径的中心，这是为了排除视场像差（如彗差），它是在主面曲率半径的中心，这是为了排除视场像差（如彗差），它是Schmidt设计的特设计的特点。点。例例12 施密特施密特-卡塞格林系

47、统卡塞格林系统(Schmidt-Cassegrain)第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例第61页/共101页第六十一页，编辑于星期日：八点 四十分。2维图形如图E4-1所示。图 E4-1 例例12 施密特施密特-卡塞格林系统卡塞格林系统(Schmidt-Cassegrain)第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例第62页/共101页第六十二页，编辑于星期日：八点 四十分。现在我们将加入辅助镜面，并安放像平面。让ZEMAXZEMAX为辅助面计算恰当的曲率。现在修改表格，使之如下表所示的以表达一个新的面。例例12 施密特施密特-卡塞格林系统卡塞格林系统(Schmidt-

48、Cassegrain)第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例第63页/共101页第六十三页，编辑于星期日：八点 四十分。注意我们已将主反射面的距离减小到-18，这将使辅助镜面的尺寸减小。像平面的距离现在是28，实际上，是在主反射面后10英寸。第4面的半径已经被加入了一个变量标记，我们将让ZEMAX去找寻恰当的曲率。由于还没有输入任何的曲率，像并不清晰。更新图层，如图所示。例例12 施密特施密特-卡塞格林系统卡塞格林系统(Schmidt-Cassegrain)第三章第三章 ZEMAXZEMAX设计实例设计实例第64页/共101页第六十四页，编辑于星期日：八点 四十分。选择“Edito

49、rs/Merit Function”显示评价函数编辑，从评价函数编辑窗口菜单中选“Tools/Default Merit Function”，单击“Reset”，然后改变“Rings”选项为“5”，单击OK，RINGS选项决定光线的采样密度，此设计要求大于缺省的3。选“Tools/Optimization”，选“Automatic”，评价函数很快将下降到约1.3。这是剩余的RMS波差。单击“Exit”，然后选择“SYSTEM/UPDATE ALL”，辅助镜面的半径已经从“Infinity”被改为-41.83。选择“ANALYSIS/OPTICAL PATH”显示OPD图，OPD图显示离焦和球差

50、，如图E4-3所示。注意大约有4个波长的像差仍然有待改正。现在单击第一面（光阑面）的“STANDARD”表面类型，从所显示的对话框选择“EVEN ASPHERE”。这种面型允许为非球面校正器指定多项式非球面系数。单击OK，在第一面向右移动光标直到“4th Order Term”列，键入Ctrl-Z。这样就给这个参数设置了一个变量标记，当前为0。也在“6th Order Term”和“8th Order Term”上设置变量标记。现在选择“Tools”，“Optimization”，再单击“Automatic”。几秒钟后，评价函数将会下降，这是由于ZEMAXZEMAX平衡了高阶球差。单击“Exi