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1、zemax说明zemax说明一 Zemax中实现倾斜的物和像平面可以采用Tilted类型的面，其中、分别为面和x、y轴的夹角。这两个角度在面属性中可以设置，表示为x tangent和y tangent。二 coordinate break 类型的面安排了一些面之后，接下来如果希望在新的坐标系下安排面，那么需要进行坐标转换，为了实现坐标转换，可以采用coordinate break 类型的面，coordinate break 类型的面有6个参数x-decenter, y-decenter, tilt about x, tilt about y, tilt about z，order。x-dece

2、nter, y-decenter为新的坐标原点相对旧的坐标系的位移，tilt about x, tilt about y, tilt about z，新的坐标原点相对旧的坐标系的各个轴的旋转角度，所有角度是按照右手螺旋规则定的，大拇指指向坐标系的相应轴正方向。当order=0时，坐标转换的顺序为x-decenter, y-decenter, tilt about z ，tilt about x, tilt about y。当order不为0时，坐标转换的顺序为tilt about x, tilt about y, tilt about z，x-decenter, y-decenter。coor

3、dinate break 类型的面是虚拟的，因此不能定义玻璃，仍然采用前面的玻璃类型，Zemax也不会画出这个面。coordinate break 类型的面不能作为反射面(mirror)。一下为一个简单的例子，图中透镜2相对x轴透镜1沿x轴旋转45度，显然这个角度按右手螺旋规则是正的。且坐标旋转是在透镜1之后100 unit处开始的，旋转之后马上开始放置透镜2。三 面的倾斜与位移（tilt/decenter）为了完成面的旋转也可以采用Tilt设置，见说明书52页。面的倾斜与位移（tilt/decenter）设置是为了在光纤到达这个面之前或之后实现坐标系的转换。面的倾斜与位移可以看成是一个coo

4、rdinate break面紧接着一个实际的面再接着一个coordinate break面。面的倾斜与位移的好处就是在棱镜数据中省掉了虚拟面-coordinate break面的设置。设置界面如下。位移的量及旋转的角度的规定同coordinate break面的规定。在光线到达之前的decenter/tilt的顺序为x-decenter, y-decenter, tilt about x, tilt about y，tilt about z 。当然也可以先tilt后decenter，即tilt about x, tilt about y，tilt about z，x-decenter, y-d

5、ecenter。在光线到达之后的decenter/tilt的顺序与上面的规定一样。在光线到达之后的decenter/tilt方式有多种选择。1）Explicitly，单独设置decenter/tilt值。2）Pick up this surface ，直接采用在光线到达之前的设置值，即after Surface的设置值与Before Surface的设置值相同。通常用于设置fold mirror，使光路做90度转弯。3）reverse this surface，采用与光线到达之前的设置值相反的设置值，即after Surface的设置值为Before Surface的设置值的负值。是的坐标系又

6、恢复到原来的样子。4）Pick up surface 1，采用前一个面的Before Surface的设置值。5）Reverse surface 1，采用前一个面的Before Surface的设置值的负值。4、5设置方式用于实现一系列面的decenter/tilt。 一个面采用after Surface的设置与Before Surface设置之后，它的thickness是在变换之后的新坐标中度量的，其后的面将在变换之后的新坐标中放置。4 渐变折射率面渐变折射率面有10中之多。并不是所有的面后面都可以跟Gradient类型的面，如果一个面之后不能跟Gradient类型的面，Zemax会提示一个

7、错误。Gradient 1.折射率分布为，其中，。共有三个设置参数、。其中为最大步进值，它决定了光纤追迹的速度和精度。确定一个合适的值的步骤如下。先设定一个较大的值，观察点列图，记下RMS spot size值。再将设为原来的一半，观察点列图，考察RMS spot size值，如果RMS spot size值只减小很少的比例，说明新的值是合适的；否则可以继续减小。过小的值在降低光线追迹的速度时也不一定能够提高精度。OPD追迹的收敛速度一般比光线追迹的速度慢，所以在做OPD追迹计算时最好按照上面的方法重新检验值是否合适。在设计的过程中应经常检查一下值是否合适。Gradient 6.，其中波长的单

8、位为纳米。5 Birefringent In和Birefringent Out面定义的是单轴晶体，含有一个光轴，正常折射率方向(ordinary)，反常折射率方向(extraordinary)。单轴晶体具有双折射性能，单轴晶体的具体性能一般的光学教材上有详细的讲解。名词，Calcite：方解石。参数定义包括如下几个方面。折射率的定义。Ordinary折射率的定义和一般的面的玻璃类型的旋转一样，extraordinary折射率的无需设计者输入，系统将自动在Ordinary折射率玻璃的名称后加上-E，然后在数据库中找到这一名称的玻璃。比如，Birefringent In的Glass Catelog

9、里面输入的是ADP（磷酸二氢铵），那么计算过程中Zemax软件将在数据库里搜寻ADP-E玻璃，并将其折射率作为。如果-E玻璃不存在，系统将报错。除非计算非寻常光线，系统一般采用计算，如计算EFL、EPD、F/#。晶体的轴的方向。由parameter2，3，4定义晶轴与x，y，z轴的夹角的余弦值。比如要定义晶轴沿z轴，那么这三个参数为（1, 0, 0）。这里的x，y，z轴是指Birefringent In或Birefringent Out面所处坐标系中的轴。追迹哪些光线。这由parameter1定义。取值0或2时，系统计算寻常光线(ordinary)；取值1或3时，系统计算非寻常光线(extra

10、ordinary)。系统不能同时计算ordinary 和extraordinary光线。为了方便计算ordinary 和extraordinary光线，可以设置Multi-configuration lens。相位旋转计算（phase rotation calculation）。当考察偏振光时需要计算相位旋转。偏振光进入晶体中会分成寻常光和非寻常光，他们之间成很小的角度，随着传输距离的增加，这两束光之间的距离会增大而分离开来。如果传输距离很短，那么他们就不会分开太多，如果认为他们是重合的，那么在输出端这两束光纤可以相干干涉并合成为一束光线，偏振态会发生变化。如果parameter1取值0或1，

11、系统就不计算相位旋转，即不计算偏振态的前述变化。系统只计算ordinary 和extraordinary光线中的一个，另一个光线所占据的能量被抛弃。 如果parameter1取值2，系统计算ordinary光线，同时计算extraordinary光线引入的相位旋转。如果parameter1取值3，系统计算extraordinary光线，同时计算ordinary光线引入的相位旋转。这两种情况下，系统会计算偏振态的变化。能量没有损失。传输特性与双折射。光的传播方向与晶轴决定的平面称为主平面。S方向偏振，垂直于主平面的方向；P方向偏振，平行于主平面的方向。（注：在教材中分别指垂直于和平行于主平面的方

12、向）。S方向偏振的光无论沿什么方向传播，永远是寻常波，经历的折射率为。P方向偏振的光沿垂直于晶轴方向传播时，为寻常波，经历的折射率为；沿非垂直于晶轴方向传播时，为非寻常波，经历的折射率为有效折射率，表示为，其中，为光的传播方向与晶轴的夹角。当然，当沿平行于晶轴方向传播时，不需要分S方向和P方向，可看成是是S方向的光，为寻常波，经历的折射率为。如果parameter1取值0，系统计算寻常光线(ordinary)，此时只考虑S方向的偏振；如果parameter1取值1，系统计算非寻常光线(extraordinary)，此时只考虑P方向的偏振；如果parameter1取值2，系统计算寻常光线(ord

13、inary)，此时S方向的偏振光分量的折射率取，P方向的偏振光分量的折射率取，并按照相位旋转计算的模式计算相位旋转及偏振态变化；如果parameter1取值3，系统计算非寻常光线(extraordinary)，此时S方向的偏振光分量的折射率取，P方向的偏振光分量的折射率取，并按照相位旋转计算的模式计算相位旋转及偏振态变化。Birefringent In面的参数定义：parameter0定义光轴的显示长度，取值0表示不显示，parameter5如果取0之外的值，那么近轴光线不考虑 非寻常折射率，大多时候parameter5取0。Birefringent Out面没有任何设置参数，Birefrin

14、gent In和Birefringent Out面的形状参数与标准面一样。Birefringent In和Birefringent Out面一般成对使用。6 Paraxial面。 是一个平面，相当于一个理想的透镜，通常用于汇聚平行光。所以Paraxial面通常放置在光线被准直的面后面，这些散焦不汇聚的光通过Paraxial面之后就汇聚了，并且将Paraxial面的厚度设置为与它的focal length一样。如果OPD mode=0，计算OPD不考虑像差。7 Toroidal，Toroidal Grating面这两种面都是现在YZ平面内定义一条曲线，然后围绕一条平行于Y轴与Z轴相交的轴旋转，旋

15、转半径为R，R为曲线顶点到旋转轴的距离。R由Parameter 1设定，如果Parameter 1设为0，Zemax就认为旋转半径为无穷大，结果为一个沿X方向的柱面。8 Biconic面Biconic面与Toroidal Grating面非常相似，只不过是表达式里x分量，因此无需旋转轴，且x、y分量的地位一样。9 Zemax中Sag的定义和一般教材中的定义一致，指顶点（Vertex）与面上边缘点到光轴的投影的距离，有正负之分，符号定义同Radius。面上不同点的Sag不同，可以这样认为，Sag指面上的点到位于Vertex与光轴垂直的平面的距离。这里Vertex指面与光轴的交点。 Zemax中的Edge thickness的定义与Sag相关，详见说明书。