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《光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計zemax初級教程.doc》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(Zemax初學(xué)手冊)內(nèi)容綱目:前言習(xí)作一:單鏡片(Singlet)習(xí)作二:雙鏡片習(xí)作三:牛頓望遠(yuǎn)鏡習(xí)作四:Schmidt-Cassegrain和asphericcorrector習(xí)作五:multi-configurationlaserbeamexpander習(xí)作六:foldmirrors和coordinatebreaks習(xí)作七:使用ExtraDateEditor,OptimizationwithBinarySurfaces 前言 整個中華衛(wèi)星二號「紅色精靈」科學(xué)酬載計劃,其量測儀器基本上是個光學(xué)儀器。所以光學(xué)系統(tǒng)的分
2、析乃至于設(shè)計與測試是整個酬載發(fā)展重要一環(huán)?! ∵@份初學(xué)手冊提供初學(xué)者使用軟件作光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計練習(xí),整個需要Zemax光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計軟件。它基本上是Zemax使用手冊中tutorial的中文翻譯,由蔡長青同學(xué)完成,并在ZemaxE.E.7.0上測試過。由于蔡長青同學(xué)不在參與「紅色精靈」計劃,所以改由黃曉龍同學(xué)接手進(jìn)行校稿與獨(dú)立檢驗,整個內(nèi)容已在ZemaxE.E.8.0版上測試過。我們希望藉此初學(xué)手冊(共有七個習(xí)作)與后續(xù)更多的習(xí)作與文件,使團(tuán)隊成員對光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計有進(jìn)一步的掌握。(陳志隆注)(回內(nèi)容綱目)習(xí)作一:單鏡片(Singlet)
3、 你將學(xué)到:啟用Zemax,如何鍵入wavelength,lensdata,產(chǎn)生rayfan,OPD,spotdiagrams,定義thicknesssolve以及variables,執(zhí)行簡單光學(xué)設(shè)計最佳化。 設(shè)想你要設(shè)計一個F/4單鏡片在光軸上使用,其focallength為100mm,在可見光譜下,用BK7鏡片來作?! ∈紫冉谐鯶EMAX的lensdataeditor(LDE),什么是LDE呢?它是你要的工作場所,譬如你決定要用何種鏡片,幾個鏡片,鏡片的radius,thickness,大小,位置……等?! ∪缓筮x取你要的光,
4、在主選單system下,圈出wavelengths,依喜好鍵入你要的波長,同時可選用不同的波長等?,F(xiàn)在在第一列鍵入0.486,以microns為單位,此為氫原子的F-line光譜。在第二、三列鍵入0.587及0.656,然后在primarywavelength上點(diǎn)在0.486的位置,primarywavelength主要是用來計算光學(xué)系統(tǒng)在近軸光學(xué)近似(paraxialoptics,即first-orderoptics)下的幾個主要參數(shù),如focallength,magnification,pupilsizes等?! ≡賮砦覀円獩Q定
5、透鏡的孔徑有多大。既然指定要F/4的透鏡,所謂的F/#是什么呢?F/#就是光由無限遠(yuǎn)入射所形成的effectivefocallengthF跟paraxialentrancepupil的直徑的比值。所以現(xiàn)在我們需要的aperture就是100/4=25(mm)。于是從systemmenu上選generaldata,在apervalue上鍵入25,而aperturetype被default為EntrancePupildiameter。也就是說,entrancepupil的大小就是aperture的大小?! 』氐絃DE,可以看到3個不同的
6、surface,依序為OBJ,STO及IMA。OBJ就是發(fā)光物,即光源,STO即aperturestop的意思,STO不一定就是光照過來所遇到的第一個透鏡,你在設(shè)計一組光學(xué)系統(tǒng)時,STO可選在任一透鏡上,通常第一面鏡就是STO,若不是如此,則可在STO這一欄上按鼠標(biāo),可前后加入你要的鏡片,于是STO就不是落在第一個透鏡上了。而IMA就是imagineplane,即成像平面?;氐轿覀兊膕inglet,我們需要4個面(surface),于是在STO欄上,選取insertcifter,就在STO后面再插入一個鏡片,編號為2,通常OBJ為0
7、,STO為1,而IMA為3?! ≡賮砣绾屋斎腌R片的材質(zhì)為BK7。在STO列中的glass欄上,直接打上BK7即可。又孔徑的大小為25mm,則第一面鏡合理的thickness為4,也是直接鍵入。再來決定第1及第2面鏡的曲率半徑,在此分別選為100及-100,凡是圓心在鏡面之右邊為正值,反之為負(fù)值。而再令第2面鏡的thickness為100?! ‖F(xiàn)在你的輸入數(shù)據(jù)已大致完畢。你怎么檢驗?zāi)愕脑O(shè)計是否達(dá)到要求呢?選analysis中的fans,其中的RayAberration,將會把transverse的rayaberration對pupil
8、coordinate作圖。其中rayaberration是以chiefray為參考點(diǎn)計算的。縱軸為EY的,即是在Y方個的aberration,稱作tangential或者YZplane。同理X方向的aberration稱為XZplan