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《光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)(Zemax初學(xué)手冊(cè)).doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（Zemax初學(xué)手冊(cè)）蔡長(zhǎng)青ISUAL計(jì)畫(huà)團(tuán)隊(duì)國(guó)立成功大學(xué)物理系（第一版，1999年7月29日）內(nèi)容綱目:前言習(xí)作一：?jiǎn)午R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(gè)中華衛(wèi)星二號(hào)「紅色精靈」科學(xué)酬載計(jì)畫(huà)，其量測(cè)
2、儀器基本上是個(gè)光學(xué)儀器。所以光學(xué)系統(tǒng)的分析乃至於設(shè)計(jì)與測(cè)試是整個(gè)酬載發(fā)展重要一環(huán)?！ ∵@份初學(xué)手冊(cè)提供初學(xué)者使用軟體作光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)練習(xí)，整個(gè)需要Zemax光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟體。它基本上是Zemax使用手冊(cè)中tutorial的中文翻譯，由蔡長(zhǎng)青同學(xué)完成，並在ZemaxE.E.7.0上測(cè)試過(guò)。由於蔡長(zhǎng)青同學(xué)不在參與「紅色精靈」計(jì)畫(huà)，所以改由黃曉龍同學(xué)接手進(jìn)行校稿與獨(dú)立檢驗(yàn)，整個(gè)內(nèi)容已在ZemaxE.E.8.0版上測(cè)試過(guò)。我們希望藉此初學(xué)手冊(cè)（共有七個(gè)習(xí)作）與後續(xù)更多的習(xí)作與文件，使團(tuán)隊(duì)成員對(duì)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有進(jìn)一步的掌握。（陳志隆註）(回內(nèi)容綱目)習(xí)作一：?jiǎn)午R片(Singlet
3、) 你將學(xué)到：?jiǎn)⒂肸emax，如何鍵入wavelength，lensdata，產(chǎn)生rayfan，OPD，spotdiagrams，定義thicknesssolve以及variables，執(zhí)行簡(jiǎn)單光學(xué)設(shè)計(jì)最佳化?！ ≡O(shè)想你要設(shè)計(jì)一個(gè)F/4單鏡片在光軸上使用，其focallength為100mm，在可見(jiàn)光譜下，用BK7鏡片來(lái)作?！ ∈紫冉谐鯶EMAX的lensdataeditor(LDE)，什麼是LDE呢？它是你要的工作場(chǎng)所，譬如你決定要用何種鏡片，幾個(gè)鏡片，鏡片的radius，thickness，大小，位置……等?！ ∪会徇x取你要的光，在主選單system下，圈出
4、wavelengths，依喜好鍵入你要的波長(zhǎng)，同時(shí)可選用不同的波長(zhǎng)等。現(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，然後在primarywavelength上點(diǎn)在0.486的位置，primarywavelength主要是用來(lái)計(jì)算光學(xué)系統(tǒng)在近軸光學(xué)近似(paraxialoptics，即first-orderoptics)下的幾個(gè)主要參數(shù)，如focallength，magnification，pupilsizes等?！ ≡賮?lái)我們要決定透鏡的孔徑有多大。既然指定要F/4的透鏡，所謂的F/#是什麼呢
5、？F/#就是光由無(wú)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)。於是從systemmenu上選generaldata，在apervalue上鍵入25，而aperturetype被default為EntrancePupildiameter。也就是說(shuō)，entrancepupil的大小就是aperture的大小。 回到LDE，可以看到3個(gè)不同的surface，依序?yàn)镺BJ，STO及IMA。OBJ就是發(fā)光物，即光源，STO即aperture
6、stop的意思，STO不一定就是光照過(guò)來(lái)所遇到的第一個(gè)透鏡，你在設(shè)計(jì)一組光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，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這一欄上按滑鼠，可前後加入你要的鏡片，於是STO就不是落在第一個(gè)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(gè)面(surface)，於是在STO欄上，選取insertcifter，就在STO後面再插入一個(gè)鏡片，編號(hào)為2，通常OBJ為0，STO為1，而IMA為3?！ ≡賮?lái)如何輸入鏡片的材質(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2
7、5mm，則第一面鏡合理的thickness為4，也是直接鍵入。再來(lái)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)在你的輸入資料已大致完畢。你怎麼檢驗(yàn)?zāi)愕脑O(shè)計(jì)是否達(dá)到要求呢？選analysis中的fans，其中的RayAberration，將會(huì)把transverse的rayaberration對(duì)pupilcoordinate作圖。其中rayaberration是以chiefray為參考點(diǎn)計(jì)算的。縱軸為EY的，即是在Y方個(gè)的aberration，稱作tangent
