ZEMAX光学设计软件应用训练试验报告要点Word文档下载推荐.docx
《ZEMAX光学设计软件应用训练试验报告要点Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ZEMAX光学设计软件应用训练试验报告要点Word文档下载推荐.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
25。
插入面，只需移动光标到像平面（最后一个面）的“无穷（Infinity）”之上，按INSERT键（Edit
菜单里面也有insert操作）。
移动光标到第一面的“玻璃（Glass）”列，输入“BK7”并敲回车键，厚度列输入4,半径是100。
移动光标到第二面的“玻璃（Glass）”列，输入“SF1”并敲回车键，厚度3,半径-100。
移动光标到第三面厚度100,半径-100。
注意缺省的单位是毫米。
4、光学性能分析：
选择“分析（Analysis）”菜单，然后选择“图（Fan）”菜单，再选择“光线像差（RayAberration””。
得到光线特性曲线图，光线特性曲线通过原点的倾斜表示有离焦现象存在。
5、优化离焦：
在第2面的厚度上双击，弹出solve对话框，显示“固定”，在下拉框上单击，将solve类型改变为“边缘高度”，点击OK从光线特性曲线窗口菜单，单击“更新”。
离焦已消失，
主要的像差是球差。
6、优化像差：
将光标移到第1面的半径这一列，然后按ctrl-z，出现“v”表示一个可变的参量。
再在第2,3面半径以及第3面的厚度上设置变化的标志。
定义“评价函数”，选择“编辑”菜单下的“评价函数”，出现一个表格。
选择“工具”菜单下的
“缺省评价函数”点击reset，然后0K。
第1行中的任何一处点击鼠标，使光标移到评价函数编辑的第一行，按下insert插入新一行。
在
“type”列下输入EFFL然后按回车。
光标移到“target”列输入100然后按回车。
“权重”输入1。
现在从主菜单条中选择“工具”菜单下的“最佳化（Optimization””，会显示最佳化工具对话框。
注
意“自动更新（AutoUpdate””复选框。
然后单击“自动（Automatic””，ZEMAX会很快地减少评价函数。
单击“退出（Exit””关闭最佳化对话框。
如下图
HZEHAXEE-E\21MAX»
TME|t-\LtW.ZMX•壽
氐：
Fi・J囲哄三斬■⑷IRlodMTjM■:
naj|M|壬录加
Mij-Ok>
t-沖UNg阻畑■L-vLmIR-^lOriRdl刎|Hf中:
|A
■呼1畑唧他1s・
--
•«
£
?
2€t*:
er^e-Hu
arg、
itdribiHX朋tmi更HR■灯冃m（EH円
■HLr
屛IJ：
SJE
Mdl’S
・1：
F«
#lMrtl■0■
^4*IUii4rifii'
J）窖■="
4諒（4昇>
Is^iIh^IIH'
i・<
「一酣|—4（^,¥
^
S7rrr*wOTi
7.离轴特性：
选择"
系统”"
field”得到"
fielddata”对话框，单击第2、3行的"
use”选
择3个视场，y视场列的第2行输入7,第3行输入10,其他为0。
选择“系统”“更新”，得到光学特性曲线图，如下图所示。
P2:
LayoutZ=22.35,Y-5.929-口
El
瀏1:
RayFanPupil=-03387,Data=993.1-口
更^（Update]（U）:
SSEetting引国F701（Prir7t）（P）fflE（Window）（W）®
^（Updata]（U）冕迓佔etting曲国打逊Prints调fflD（Window）（W）
analysis"
，“miscellaneous"
，“fieldcurv/dist”场曲线如图所示。
7：
FieldCurv/D&
2
UpdateSettingsPrintWindovrTextZoom
FIELDCURVATUREDISTORTION
-seea.oe
MlLLlMfertSS
5.00
•G•丛
3.00E
P&
CfeNT
2C
PLE-UCUHW1URE
XDIS^DRTLON
WCD「UH2220J6
rtHZTMliMFIELDTS10.^00
UAUR_PNCTHS!
0.归右
（5.5Q70
.46&
LENS.ZNX
C0N=I3URA^I口N
□F1
实验二：
牛顿式反射望远镜
一、实验目的
熟悉Zemax中非球面镜面的定义与输入方法
熟悉Zemax中三维图形显示；
熟悉Zemax中牛顿式望远镜的设计。
二、实验内容
设计一个F/5的牛顿式望远镜，焦距为1000mm利用Zemax构造一个转折面；
利用Zemax软件观察该望远镜三维图形。
三、实验器材
pc机一台
ZemaxManual—册（英文版）
四、实验步骤
牛顿式反射望远镜结构示意图
1•输入数据：
第一面，光阑面的曲率半径列输入-2000.0，负号表示为凹面，厚度值-1000.0,“Glass”列输入"
MIRROR。
选择“System”，“General”，然后在“通用数据对话框（GeneralDataDialogBox）”中输入一个200的孔径值，并单击“OK'
。
ZEMAX^用的缺省值是波长550,视场角0。
现在打开一个图层窗口，光线显示了从第一面到像平面的轨迹，此时像平面在镜面的左边。
如下图：
1:
LayoutZ=-791,Y=-105.7-
更新（Upd对田（U）iSS（Setting5）（SJ打fll（Print）（P）窗口（Window]（W）^5K（Zoom）（Z）
i
LirrauT
WEDTUW32^014
TOTALLEmBTVIiL餉0.00❾MM
L£
N£
・ZMX
con尸工gurfutiok1「尸1
第一面的"
Conic”列输入-1。
现在选"
System”，“Update”菜单项刷新所有的窗口，在更新后的点列图上，你可以看到有一小簇的光线在六角环带的中心，RMS点尺寸是0。
2.构造转折面：
第一面的厚度改为-800mm。
像平面，按Insert在主面与像平面之间插入一个虚构的面。
新的虚构面上输入一个-200.0的厚度值。
单击"
Tools”，“AddFoldMirror”，然后设置“FoldSurface”为2,单击"
0K。
通过“Analysis”,"
Layout”，“3DLayout”菜单来得到。
P®
3z3DLayoutZ--SS7.7tY=-47.37-口
^SfrfUpdatff'
CUIi殳诗「SettirqG作】FT印〔Print】fP〕rWindowliWi
立4=（T"
口[Ti帀曲（了001-|门（石
1WE
◎亡DJUN33LEH3.TMX
GHWFr=L|iFFlTTCN1口戶I
3•构造遮拦面：
第一面，厚度设为900mm双击第一面的“Standard”，在对话框中为孔径类型选
择圆形遮拦（“CircularObscuration”），“最大半径（MaxRadius）”输入40，然后单击0K再更新3维图.选择“Setting”，然后将第一面和最后一面的选项分别改为1和6，或单击“Reset”，
然后按“0K。
削3:
3DLayoutZ=-430.4HY=-19-71-°
®
^（Update}（Ujig&
fSetting5）⑸打印（PrinlJ（P）窗口（Window）（W）
文本仃岸就〕ES8放（Zqom][Z]
曰口I-HE门~
UEDTUN522ML右
LENS.WX
匸DWIGLlgFITroiM丨□产1
思考题与实践题：
1、牛顿反射式望远镜属于我们《应用光学》书本上所介绍的那种望远镜系统？
答：
是的。
2、牛顿反射式望远镜较容易产生彗差，我们如何在Zemax中利用不同的入射光线来体现出此彗差？
该反射系统有色差吗？
答：
牛顿反射式望远镜产生的彗差，造成影样偏离轴心扩散的变形现象。
这种扩散在光轴上为零，随着镜子的视域呈线性的增加，也与焦距除以口径的商（焦比）的平方反比来扩散。
通常在焦比大于f/6的系统，彗差已经可以忽略掉，不会影响目视或摄影的结果。
焦比小于f/4的系统，虽然
不能忽视彗差，但可以借由广视野和低倍率成像来避免。
同时，透镜也可以用在修正牛顿主镜的彗差上，让影像恢复原有的明锐。
实验项目名称实验三：
施密特一卡塞格林望远镜系统
掌握Zemax中非球面镜面的定义与输入方法
掌握Zemax中利用非球面镜的优化像差
熟悉Zemax中MTF的使用
设计一个带多项式非球面矫正器施密特一卡塞格林系统
优化该系统的色球差
选择“SYSTEM,“GENERA”输入10作为孔径值。
在同一个屏幕上，将单位“毫米
（Millimeters）”改为“英寸（Inches）”。
选择“SYSTEM,“WAVELENGTHS得到“波长数据”屏幕，设置3个波长：
486,587,和656，其中587为主波长。
Edit鼻知出Optionstleb
Surf-Type
Cowment：
Radius
Thickness
Class
OBJ
Standard
Infinity
STO
J.・000000
BK7
2
S-tandard
Tnf
□・Q00000
3
Staxidard
-60.000000
7Q・Qooaoo
HIRROP
ITU
bandard
In£
ini^y
选择2DLayout演示一下图形以验证一切是否就绪。
现在我们将加入辅助镜面，并安放像平面。
我们以后将让ZEMAX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。
如下图：
EditScrtv&
sOptians-旦曰b
Sui!
f:
Type
ThiuJiii■&
ss
Scaiiilai：
fl
InfInlcy
Infmic-v
1.000000
Sr-andarcl
In£
Inlcy
60.000000
-go.OOO'
OOO
-18.000000
4
Inf
V
ZS.ggg
imi
Irafinity
注意我们已将主反射面的距离减小到-18，第四面的半径已经被加入了一个变量标记。
新2DLayout
图层，检查一切是否正常。
軌1：
LayoutZ-33,99,V=-6.188-口
更新心j5WcSrttingsj/£
}H0（Ptirrt）P1ftn（Windcw）fW5
2.优化及光学性能分析：
Editors”，“MeritFunction”显示评价函数编辑从评价函数编
辑窗口菜单中选"
Tools”，"
DefaultMeritFunction”，单击"
Reset”，然后改变"
Rings”选项
为“5”,单击0K。
选"
Optimization”，选“Automatic”，评价函数很快将下降到约1.3。
选择“SYSTEM,
“UPDATEALL”，然后选择“ANALYSIS,“FANS,“OPTICALPATH演示OPD图，OPD图显示离焦和
球差。
如下图:
斜3:
OPDFanPupil=0.5847rData二2.981
頁新[Update）（U）设冒ngs）（S）打印（Print）（P）窗□（Window）（W）
文本（TExt）iCr）^5Jf（Zoom）（Z）
M—
CBT：
0.00內仍DEG
111
I
III
I1III
1
II
11
1才
“III
*
-
电
A
p-
/
□PTUCPIIL
IPHTH口芷尸尸ERENCE
TiUETUNl
31吕00右
MR：
：
CIMlIM
SCRLEi七
LG.UAUES.
01.HBd>
I-□.
UENS.IMX
SURFACE
5IPAGE
GCINFXGURFITIQNI]
OF1
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“EVENASPHERE单击OK。
向右移动光标直到“4thOrderTerm”列，键入Ctrl-Z，当前为0。
这样就给这个参数设置了一个变量标记。
也在“6thOrderTerm”和“8thOrderTerm”上设置变量标记。
现在选择“Tools”，“Optimization”，再单击“Automatic”，单击“Exit”。
再次更新OPD图，如下图：
斑3:
OPDFan-口
更新（Update）（U）打印｛PrintHP】$a（Window]（W]
文本（Text）CO1®
Sl（Zaom）（Z）
DFTICFIILFRTH口IFFEFE^CE
TUETUHSSaOH4
MAXIMUMSCALSO*□-UAUES.&
・MllBlfiB.5BS・白5臼
Sy^FRCE:
IMAGE
LENSuIMX
匚口NFIGURFITIOfM】匚11=1
设置第一面的半径为变量，再次优化（Tools,Optimization,Automatic）。
评价函数将会再次下降。
现在单击EXIT，更新OPD图。
文本仃ext）E细放〔Zearn〕（Z）
kJ■
CBT:
囱.0000DEC
；
Z\/X
'
-/A
:
M
DFTX匚HL.F>
RTH口HFFEPTEH匚巨
TUETIM512dI；
MAXIMUM■S-QHMRUS^i
曲・Di5B3归.白曰吧3
SURFRICE:
IMRGE
LENSrIMX
CONFIGUFFITXdH）OF1
从主菜单，选SYSTEMFIELDS，并将视场角的个数设置为3,输入y-角0.0,0.3和0.5度。
在评价函数编辑时，选Tools，DefaultMeritFunction，并将RINGS改为4，单击OK。
SURFACE9IMFVGE
MPKIWUM§
J：
RL§
ibfc0.R0L1AIJGS-
m,耳吕在7i-raa.心弓&
口戸TTI~F1IIPFITIHrn~F=l=PFPkl|-i=
3.使用MTF功能：
要看MTF图，可从主菜单中选择Analysis->
MTF->
FFTMTF。
satB>
aSIB
H
O4:
FFTMTFFreq=9斗.3乙MTF=0.5003-
更斷（Upd已le）（U）-5tS（Se?
ttlrng^）（S）打0D（Pfirrl）（P）窗QtW>
^Jow）
文鸟仃extlm冼独位oom）（Z）
返回到LDE双击第三面的第一列，从孔径类型列中选圆形“CircularAperture”在"
MinRadius”
中输入1.7，在“MaxRadius”中输入6。
仍然在第三面时，按下Insert键，将新面（即第3面）的厚度从0改为20，在第1列上双击，将孔径类型设为"
CircularObscuration”并将"
最大半径（MaxRadius）"
（不是最小）设为2.5，同时，将半口径定为2.5。
将第2面的厚度由60改为40。
然后单击OK＞更新图形，如下图：
在遮挡器和辅助镜面之间的小缝隙纯粹是很小的一点。
这里是为了更容易让大家看到。
MTF现在已被主要是辅助镜面产生的遮挡所改变。
更新MTF窗口，看一下新的MTF如下图:
4:
FFTMTFFreq=196.1,MTF=0,5056
LIEWS・ZMX匚HZ产IGU民FITTON
更新（Update）（U）设豈（Settings）（S）打印（Print）（P）窗口（Window）（W]文本（Text】CDrm）（Z）
0STSIIT
DE
13.（313.472g2_g4
3R=irrTi=ILFREQUENCYThlCYCLESPERMTLL■工F1ETE応
FDLYCI-FOblFTZCNUEMTF
0g97SE432
□
TUEJUNDRTRFDRSURFRCE=
E
13日G
升级会员 