基于Zemax的He-Ne激光光束聚焦物镜的设计
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ZEMAX光学设计软件操作说明详解_光学设计.txt9母爱是一滴甘露,亲吻干涸的泥土,它用细雨的温情,用钻石的坚毅,期待着闪着碎光的泥土的肥沃;母爱不是人生中的一个凝固点,而是一条流动的河,这条河造就了我们生命中美丽的情感之景。
ZEMAX光学设计软件操作说明详解介绍这一章对本手册的习惯用法和术语进行说明。
ZEMAX使用的大部分习惯用法和术语与光学行业都是一致的,但是还是有一些重要的不同点。
活动结构活动结构是指当前在镜头数据编辑器中显示的结构。
详见“多重结构”这一章。
角放大率像空间近轴主光线与物空间近轴主光线角度之比,角度的测量是以近轴入瞳和出瞳的位置为基准。
切迹切迹指系统入瞳处照明的均匀性。
默认情况下,入瞳处是照明均匀的。
然而,有时入瞳需要不均匀的照明。
为此,ZEMAX支持入瞳切迹,也就是入瞳振幅的变化。
有三种类型的切迹:均匀分布,高斯型分布和切线分布。
对每一种分布(均匀分布除外),切迹因素取决于入瞳处的振幅变化率。
在“系统菜单”这一章中有关于切迹类型和因子的讨论。
ZEMAX也支持用户定义切迹类型。
这可以用于任意表面。
表面的切迹不同于入瞳切迹,因为表面不需要放置在入瞳处。
对于表面切迹的更多信息,请参看“表面类型”这一章的“用户定义表面”这节。
后焦距ZEMAX对后焦距的定义是沿着Z轴的方向从最后一个玻璃面计算到与无限远物体共轭的近轴像面的距离。
如果没有玻璃面,后焦距就是从第一面到无限远物体共轭的近轴像面的距离。
基面基面(又称叫基点)指一些特殊的共轭位置,这些位置对应的物像平面具有特定的放大率。
基面包括主面,对应的物像面垂轴放大率为+1;负主面,垂轴放大率为-1;节平面,对应于角放大率为+1;负节平面,角放大率为-1;焦平面,象空间焦平面放大率为0,物空间焦平面放大率为无穷大。
除焦平面外,所有的基面都对应一对共轭面。
比如,像空间主面与物空间主面相共轭,等等。
如果透镜系统物空间和像空间介质的折射率相同,那么节面与主面重合。
基于ZEMAX的自聚焦透镜设计作者:宋兴来源:《山东工业技术》2014年第17期摘要:自聚焦透镜主要应用于光纤传输系统中。
自聚焦透镜材料能够使沿轴向传输的光产生折射,并使折射率的分布沿径向逐渐减小,从而实现出射光线被平滑且连续的汇聚到一点。
自聚焦透镜是光纤传输系统中构成准直、耦合、成像系统的主要部分。
本文主要简要概述基于ZEMAX的自聚焦透镜设计。
关键词:自聚焦;ZEMAX;梯度折射率;透镜设计1 自聚焦透镜的特点自聚焦透镜(Grin Lens)又称为梯度变折射率透镜,是指其折射率分布是沿径向渐变的柱状光学透镜。
具有聚焦和成像功能。
自聚焦透镜体积小,重量轻,具有准直和聚焦作用,且耦合效率高。
由双透镜组成的准直聚焦耦合系统中可以有较大间隙以插入滤波片、衰减片等来构成多种体积小、结构紧凑的无源器件,所以在光纤通信系统中得到越来越多的应用。
由于自聚焦透镜内部的折射率变化可以调节,当它用于复杂的光学系统时,可以减少系统中光学元件的数量,在某些场合可以代替非球面光学元件。
此外这种光学元件的几何形状简单,容易进行光学加工,且使用这种光学元件的系统具有结构紧凑、性能稳定、成本低廉等优点。
2 ZEMAX介绍ZEMAX是美国Focus Software Inc所发展出的一套综合性的光学设计仿真软件,将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表整合在一起。
具有直观、功能强大、灵活、快速、容易使用等优点,还可仿真Sequential和Non-Sequential成像系统和非成像系统,具有直观、功能强大、灵活、快速、容易使用等优点。
自聚焦透镜是由梯度折射率材质构成的,在ZEMAX的表面类型中的Gradient即是梯度透镜。
在本文中也是采用梯度透镜来模拟设计。
3 基于ZEMAX的自聚焦透镜设计自聚焦透镜利用了梯度变折射率分布沿径向逐渐减小的变化特征折射率变化由公式表述。
其中表示自聚焦透镜的中心折射率;表示自聚焦透镜的直径;表示自聚焦透镜的折射率分布常数。
以球面的光学镜头第2个实例镜片,要校经过少量的对于每差及要校正步优化后的好的结果,2.1 He本节利较大、视场过程中,先初始结构,评价函数,体设计任务1) 物2) 此3) 几4) 镜2.1.1镜头1.低先看看与玻璃表中f =60mm ,径取为30透镜厚度取面构成的光头了。
本章例是激光扫校正的像差的优化步骤每一个设计正像差的权的结果以及,并便于分e-Ne 激光利用ZEMA 场较小的光先用具体的,针对每一,最终找到务的要求如物距 ∞,视此镜头只需校几何弥散圆直镜头结构尽量头片数及玻璃低折射率单片看用一块镜中的其他玻相对孔径D 0mm ,令透取为6mm ,第2光学镜头中,章给出三个简扫描物镜,第差数目较少骤即可达到设计实例,这里权重,给出所及最后结果分析比较。
光光束聚AX 程序优光学镜头,它的计算结果初一个初始结构到多个像质较如下:视场角ω=0校正轴上点直径小于0量简单,争璃选择的考片的像质 镜片作此物镜玻璃相比,D/f = 1/2,透镜的第一面这一步在章 简,若要考虑简单镜头的第3个实例。
优化时,设计要求。
里都给出完所施加的边。
详细罗列聚焦物镜化设计一个它在单色光初步讨论玻构,分别采较优的解。
0°;焦距f 点球差。
.002mm 。
争取用两块镜考虑和初步分镜,像差状况它的折射率ω=0°的激面半径作变在计算机上输简单镜头虑适当校正的优化设计实例是低倍显它们的变作为学习光完整的优化边界条件及列的目的在镜设计个激光光束光波长下工玻璃的选择采用适当的这些优化=60mm ;相镜片达到要分析况如何。
玻璃率算是比较激光光束聚变量,第二面输入初始数头设计像差,则由实例,笫微物镜。
它量容易选择光学镜头的路径,给出其权重,给于初学者可聚焦物镜。
作,成像质和透镜片数评价函数。
结果表明,相对孔径D/要求。
璃采用普通较低的。
利用焦物镜。
光面半径用以数据的过程中计实例由两块镜片1个实例是它们的结构择,它们的的优化设计出选择的变给出关键的可以追踪整激光光束质量要达到数的考虑,并有针对像质优良/f =1/2;工作通的K9,折射用ZEMAX 光阑放在透以保证物镜的中可以完成组成的镜头是激光光束聚构都很简单,评价函数容,由此容易变量,给出要优化阶段,个优化过程束聚焦物镜是衍射受限水然后选择几对性的逐步调的解不是唯作波长λ =0射率n 0.6328X 程序设计透镜的第一面的相对孔径成:头是最简单聚焦物镜,只有两块容易构造,易入门。