Zemax 初中学手册.docVIP

内容纲目: 前言 习作一：单镜片(Singlet) 习作二：双镜片 习作三：牛顿望远镜 习作四：Schmidt-Cassegrain 和aspheric corrector 习作五：multi-configuration laser beam expander 习作六：fold mirrors 和coordinate breaks 习作七：使用Extra Date Editor, Optimization with Binary Surfaces 习作一：单镜片(Singlet) 你将学到：启用Zemax，如何键入wavelength，lens data ，产生ray fan，OPD，spot diagrams，.. 定义thickness solve 以及variables，执行简单光学设计最佳化。 设想你要设计一个F/4 单镜片在光轴上使用，其focal length 为100mm，在可见光谱下，用BK7 镜片来作。 首先叫出ZEMAX 的lens data editor(LDE) ，什么是LDE 呢？它是你要的工作场所，譬如你决定要用何种镜片，几个镜片，镜片的radius，thickness ，大小，位置……等。 然后选取你要的光，在主选单system 下，圈出wavelengths ，依喜好键入你要的波长，同时可选用不同的波长等。现在在第一列键入0.486，以microns 为单位，此为氢原子的F-line 光谱。在第二、三列键入0.587 及0.656，然后在primary wavelength 上点在0.486 的位置，primary wavelength 主要是用来计算光学系统在近轴光学近似(paraxial optics，即first-order optics) 下的几个主要参数，如focal length，magnification，pupil sizes 等。 再来我们要决定透镜的孔径有多大。既然指定要F/4 的透镜，所谓的F/#是什么呢？F/#就是光由无限远入射所形成的effective focal length F 跟paraxial entrance pupil 的直径的比值。所以现在我们需要的aperture 就是100/4=25(mm)。于是从system menu 上选general data，在aper value 上键入25，.. 而aperture type 被default 为Entrance Pupil diameter。也就是说，entrance pupil 的大小就是aperture 的大小。 回到LDE，可以看到3 个不同的surface，依序为OBJ，STO 及IMA。OBJ 就是发光物，即光源，STO 即aperture stop 的意思，STO 不一定就是光照过来所遇到的第一个透镜，你在设计一组光学系统时，STO 可选在任一透镜上，通常第一面镜就是STO，若不是如此，则可在STO 这一栏上按鼠标，可前后加入你要的镜片，于是STO 就不是落在第一个透镜上了。而IMA 就是imagine plane ，即成像平面。回到我们的singlet，我们需要4 个面 (surface)，于是在STO 栏上，选取insert cifter，就在STO 后面再插入一个镜片，编号为2，通常OBJ 为0，STO 为1，而IMA 为3。 再来如何输入镜片的材质为BK7。在STO 列中的glass 栏上，直接打上BK7 即可。又孔径的大小为25mm，则第一面镜合理的thickness 为4，也是直接键入。再来决定第1 及第2 面镜的曲率半径，在此分别选为100 及-100，凡是圆心在镜面之右边为正值，反之为负值。而再令第2 面镜的thickness 为100。 现在你的输入数据已大致完毕。你怎么检验你的设计是否达到要求呢？选analysis 中的fans，其中的Ray Aberration，将会把transverse 的ray aberration 对pupil coordinate 作图。其中ray aberration 是以chief ray 为参考点计算的。纵轴为EY 的，即是在Y 方个的aberration，称作tangential 或者YZ plane。同理X 方向的aberration 称为XZ plane 或sagittal 。 Zemax 主要的目的，就是帮我们矫正defocus，用solves 就可以解决这些问题。solves 是一些函数，它的输入变量为curvatures，thickness，glasses，semi-diameters，conics，以及相关的parameters 等。parameters 是用来描述或补足输入变量solves 的型式。如curva