zemax实验
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这时，可以手动按键盘的CTRL-A改变结构。
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
注意，在倾斜和非倾斜过程中，反射镜和透镜的半径不同，随着结构的变化 而变化。 解决办法、；最大值解决办法可以设置半径为所有结构中的最大值。 方法，点击菜单“tool/Apertures/Convert Semi-Diameters to Maximum Apertures”进行设置。
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
要求：设计一个扫面系统，扫描一个直径为50mm的氦氖激光光束，扫描角度10°，后面 有一个F/3的聚焦透镜系统。 分析：需要设计一个F/3的双胶合透镜，EPD为50mm，留5mm的边缘冗余量，波长为氦氖 激光的红色波长，使用N-BK7和F2玻璃材料。 菜单system/general…..设置EPD为50mm，5mm的边缘冗余量，菜单system/wavelengths…. 波长为氦氖激光的红色波长0.6328，一个FIELD.如图建立各面,如图设置各面的Thickness 、Glass。双击面5的radius，设置F number为3，其Radius自动变为-92.483261.
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
优化： 当前的透镜是为了优化在轴上的情况。 接下来，优化透镜在±5°视野内，优化之 前，需重建评价函数以适应新的结构。 重新运行默认的评价函数工具。 运行菜单“Editor/Merit Function”,在 Merit function Editor窗口中，运行 “tools/default merit functions……”,在 打开的窗口中进行如下设置。
运行 “Tools/Optimization/Glass Substitution Template….” ，进行如下设置：
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
扫描镜分为两类： Galvanometer反射镜和Polygon反射镜。 Galvanometer反射镜：镜面在顶点的倾斜； Polygon反射镜：在镜面顶点后面的一个偏置点处扫描。 目前是Galvanometer反射镜扫描。 接下来进行Polygon反射镜设计。假设镜面顶点到多边形的中心距离为60mm，将 LED中进行如下设置
面2为抛物面，焦距为曲率半径的一半，与光线方向相反。
第三章 ZEMAX设计实例
例10 离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）
其3D布局图和OPD fan 如图所示，非常理想。
第三章 ZEMAX设计实例
例10 离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）
接下来使反射镜 大些。 设置面2的Semi-diameter为100mm，在其旁边出现一个“U”，表示这是用户定义的。
第三章 ZEMAX设计实例
例10 离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）
接下来使反射镜 大些。双击面2，打开其属性对话框，进行如下设置。确定
第三章 ZEMAX设计实例
例10 离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）
再看其3D布局图，如图所示
第三章 ZEMAX设计实例
例10 离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）
要实现另一个反射镜面，单击像面使光标落在那儿， 按Insert 键3次。将第四面的厚度从-70改为-30，第6 面的玻璃改为MIRROR，第7面的厚度改为+40（再次注 意经过镜面后符号的改变），再将第5和7面的表面类 型改为坐标断点，在第5面对X轴倾斜中输入—45度。 在第7面的对X轴的倾斜
（ tilt about x ） 上 双 击 ， 在 此 参 量 上 安 放 一 个 pick up solve。求解（pick up）是从第5面得到的， 比例因子为1。更新3D图层，应该如图所示。
设置如下参数。设置面3的参数3为多重结构参数。
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
接着编辑输入如下值。
在3D Layout界面中点击Setting,打开设置对话框，如下设置相关参数。看 到所有三个结构都重叠了。
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
现在更新3D图形窗口。图会被重画，你将看到从焦点发出的光，落在镜面上，再反弹 回离近轴透镜左边40mm的焦点上。反射镜面没有被倾斜。
第三章 ZEMAX设计实例
例8 折叠反射镜面和坐标断点
要使反射镜面倾斜45度，可双击第2和4面的 表面类型列，将这些面改为坐标断点，并从下 拉列表中选Coordinate Break。向右滚动屏幕 （用光标键或LDE底部的滚动条）直到出现参 量列。在第2和4面上会有一系列的0。单击第4 面的Parameter 3列，出现列头显示“Tilt About X”。在该格上双击（确信你是在第4面 上），在弹出的对话框中，下拉列表中选 Pickup作为一种求解（Solve）类型，设From Surface为2，Scale Factor为1.0。这会使第 二个坐标断点旋转始终与第一个保持同样的旋 转角。单击OK。注意在表格的值旁有个“P”， 表明是从求解（pickup solve）中得到的。
第三章 ZEMAX设计实例
例8 折叠反射镜面和坐标断点
加入单个反射镜面使会聚光束方向向上。反射镜面的初始位置的方向为45度。假设我 们需要反射镜面离开近轴透镜30mm的距离，就要求有3个新的镜面：一个坐标断点使坐 标系统转45度，一个反射镜面，还有另外一个使反射光旋转45度。关键的一点是：这三 个面都要求使用一个单反射镜面来实现。要加入三个表面，在像面行上任何一处单击， 使光标重新定位，按Insert键3次，将第1面（STO面）的厚度改为30，在第3面的玻璃列 输入MIRROR，再将第4面（IMA前一面）的厚度改为-70。注意70是负的，因为经过奇 数面的镜面后厚度符号改变。
要加入三个表面在像面行上任何一处单击使光标重新定位按insert键3次将第1面sto面的厚度改为30在第3面的玻璃列输入面的玻璃列输入mirror再将第4面ima前一面的厚度改为70
第三章 ZEMAX设计实例
例8 折叠反射镜面和坐标断点
将要学到的：更好地理解坐标断点，为倾斜和偏心系统设立的符号约定，反 射镜面的应用。
现在移到第2面，在“tilt about x”列里 输入45。从主菜单选System，Update All， 你将看到如图所示的图形。
第三章 ZEMAX设计实例
例8 折叠反射镜面和坐标断点
注意近轴镜片的厚度为30，位于第一个坐标断点的旋 转顶点。坐标断点的厚度是0，表示反射镜面是在同一 点上。但是，坐标断点已将坐标系统旋转了45度。镜 面本身是不旋转的，只有它所在的坐标系统，才被旋 转。镜面的厚度为0，因为我们在移到下一个面前，要 旋转另一个45度。第二个坐标断点先旋转另一个45度， 然后向焦点移动-70个单位。注意所有的倾斜和偏心处 理应在厚度改变之前。
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
使面2成为反折镜，透镜参照面1旋转90°角，点击tools/Coordinates/add fold mirror,打开对话框，输入如下值。
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
显示如下图。反折镜面后方所有面的厚度均变号。
先前的课程中讲述了如何设计一个牛顿望远镜，那一课中介绍了反射镜面和 坐标断点概念，该课的重点为：
1）厚度在经过一个镜面后总是会改变符号。经过奇数面的镜面后，总厚度 应该是负的。此符号的约定与镜面的数量或坐标断点的存在无关。
2）坐标断点通常成对出现，并夹在反射面中间。
第三章 ZEMAX设计实例
例8 折叠反射镜面和坐标断点
第三章 ZEMAX设计实例
单“Analysis/spot diagrams/configuration matrix”,
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
玻璃代替：本例中所有的3 个结构中使用的是相同的玻 璃，因此在棱镜数据编辑器 LDE中输入玻璃代替物。
在3D Layout 中运行setting，在设置对话框中的configuration选择ALL。
第三章 ZEMAX设计实例
例10 离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）
双击IMAG面，打开其属性设置对话框，进行如下设置，选中“Make Surface Global Coordinate Reference”复选框。
第三章 ZEMAX设计实例
例10 离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）
例10 离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）
抛物面非常有用，能把一束平行光会聚成一个点，而没有像差。 离轴抛物面常用在
第三章 ZEMAX设计实例
例10 离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）
标准面的k=-1时就形成抛物面。 创建一个新系统，入瞳直径为10mm。如图输入相关值。
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
更新3D图如图所示。这个工具插入了额外的两个坐标断点面，所以现在这个镜面 在45°的标称位置倾斜了5°。
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
建 立 一 个 在 45 ° 标 称 位 置 扫 描 角 为 ± 5 ° 的 模 型 。 点 击 Editor/Multiconfiguration, 打 开 多 重 结 构 编 辑 器 。 在 多 重 结 构 编 辑 器 里 点 击 两 次 edit/insert config,这样就有三个结构。双击编辑器最左边的栏。
第三章 ZEMAX设计实例
例8 折叠反射镜面和坐标断点
第2系列的break-mirror-break系统将光束再转90度，因此它仍然与初始 光轴平行。由于我们已在每一系列中加入了“pickupsolves” ，就可很容 易地通过改变2个数字将光束倾斜。试着在第2和5面的“tilt about x”中 输入30和-60，然后选System，Update All可看到3维图上的影响。
如何在会聚光束中手动加入折叠反射镜面。 菜单File/New。在镜片数据编辑器（LDE）窗口，显示三个面：OBJ，STO，和IMA， 也即第0，1和2面。在表面类型列上双击，然后用从下拉列表中选Paraxial 的方法将 STO面的类型改为近轴镜片，将STO面的厚度设为100，这是近轴镜片的缺省焦距。然 后，选System，General，在弹出的对话框里输入孔径值20（这会产生一个F/5镜片）。 单击 OK 关闭对话框。现在选Analysis，Layout，3D Layout执行一次3D图形。你将 会看到左边出现一个平面，光线集中在右边的一个焦点上。任何光学系统都可用来产 生会聚光束，为简单起见用一个近轴镜片表达。
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
现在，为了使镜面成为一个扫描镜，需要倾斜它。因为扫描角度为10°。所以 在45°标称位置倾斜±5°。 为了使镜面成为扫描镜，使用倾斜/偏心元件工具。 选择tools/coordinates/tilt/decenter…….
在对话框中输入如下值。
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror） 然后在LDE中双击面4，打开面4的属性对话框，进行如下的设置。
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror） 再看其3D Layout图，如图所示，此时扫描镜关于后表面倾斜。
第三章 ZEMAX设计实例
在反射镜面2的前面增加一个CB面，并设置该CB在Y方向有+80mm的平移量。
其3D布局如图所示。保存该文件。后面要用
第三章 ZEMAX设计实例
例10 离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）
复制该系统。 方法一：在Y方向的平移量增加。使他成为多重结构。 运行菜单“Editor/Multi-configuration”,打开多重结构编辑器，在该编 辑器中点击Edit/Insert Config,并进行如下设置。
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
注意，在倾斜和非倾斜过程中，反射镜和透镜的半径不同，随着结构的变化 而变化。 解决办法、；最大值解决办法可以设置半径为所有结构中的最大值。 方法，点击菜单“tool/Apertures/Convert Semi-Diameters to Maximum Apertures”进行设置。
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
要求：设计一个扫面系统，扫描一个直径为50mm的氦氖激光光束，扫描角度10°，后面 有一个F/3的聚焦透镜系统。 分析：需要设计一个F/3的双胶合透镜，EPD为50mm，留5mm的边缘冗余量，波长为氦氖 激光的红色波长，使用N-BK7和F2玻璃材料。 菜单system/general…..设置EPD为50mm，5mm的边缘冗余量，菜单system/wavelengths…. 波长为氦氖激光的红色波长0.6328，一个FIELD.如图建立各面,如图设置各面的Thickness 、Glass。双击面5的radius，设置F number为3，其Radius自动变为-92.483261.
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
优化： 当前的透镜是为了优化在轴上的情况。 接下来，优化透镜在±5°视野内，优化之 前，需重建评价函数以适应新的结构。 重新运行默认的评价函数工具。 运行菜单“Editor/Merit Function”,在 Merit function Editor窗口中，运行 “tools/default merit functions……”,在 打开的窗口中进行如下设置。
运行 “Tools/Optimization/Glass Substitution Template….” ，进行如下设置：
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
扫描镜分为两类： Galvanometer反射镜和Polygon反射镜。 Galvanometer反射镜：镜面在顶点的倾斜； Polygon反射镜：在镜面顶点后面的一个偏置点处扫描。 目前是Galvanometer反射镜扫描。 接下来进行Polygon反射镜设计。假设镜面顶点到多边形的中心距离为60mm，将 LED中进行如下设置
面2为抛物面，焦距为曲率半径的一半，与光线方向相反。
第三章 ZEMAX设计实例
例10 离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）
其3D布局图和OPD fan 如图所示，非常理想。
第三章 ZEMAX设计实例
例10 离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）
接下来使反射镜 大些。 设置面2的Semi-diameter为100mm，在其旁边出现一个“U”，表示这是用户定义的。
第三章 ZEMAX设计实例
例10 离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）
接下来使反射镜 大些。双击面2，打开其属性对话框，进行如下设置。确定
第三章 ZEMAX设计实例
例10 离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）
再看其3D布局图，如图所示
第三章 ZEMAX设计实例
例10 离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）
要实现另一个反射镜面，单击像面使光标落在那儿， 按Insert 键3次。将第四面的厚度从-70改为-30，第6 面的玻璃改为MIRROR，第7面的厚度改为+40（再次注 意经过镜面后符号的改变），再将第5和7面的表面类 型改为坐标断点，在第5面对X轴倾斜中输入—45度。 在第7面的对X轴的倾斜
（ tilt about x ） 上 双 击 ， 在 此 参 量 上 安 放 一 个 pick up solve。求解（pick up）是从第5面得到的， 比例因子为1。更新3D图层，应该如图所示。
设置如下参数。设置面3的参数3为多重结构参数。
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
接着编辑输入如下值。
在3D Layout界面中点击Setting,打开设置对话框，如下设置相关参数。看 到所有三个结构都重叠了。
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
现在更新3D图形窗口。图会被重画，你将看到从焦点发出的光，落在镜面上，再反弹 回离近轴透镜左边40mm的焦点上。反射镜面没有被倾斜。
第三章 ZEMAX设计实例
例8 折叠反射镜面和坐标断点
要使反射镜面倾斜45度，可双击第2和4面的 表面类型列，将这些面改为坐标断点，并从下 拉列表中选Coordinate Break。向右滚动屏幕 （用光标键或LDE底部的滚动条）直到出现参 量列。在第2和4面上会有一系列的0。单击第4 面的Parameter 3列，出现列头显示“Tilt About X”。在该格上双击（确信你是在第4面 上），在弹出的对话框中，下拉列表中选 Pickup作为一种求解（Solve）类型，设From Surface为2，Scale Factor为1.0。这会使第 二个坐标断点旋转始终与第一个保持同样的旋 转角。单击OK。注意在表格的值旁有个“P”， 表明是从求解（pickup solve）中得到的。
第三章 ZEMAX设计实例
例8 折叠反射镜面和坐标断点
加入单个反射镜面使会聚光束方向向上。反射镜面的初始位置的方向为45度。假设我 们需要反射镜面离开近轴透镜30mm的距离，就要求有3个新的镜面：一个坐标断点使坐 标系统转45度，一个反射镜面，还有另外一个使反射光旋转45度。关键的一点是：这三 个面都要求使用一个单反射镜面来实现。要加入三个表面，在像面行上任何一处单击， 使光标重新定位，按Insert键3次，将第1面（STO面）的厚度改为30，在第3面的玻璃列 输入MIRROR，再将第4面（IMA前一面）的厚度改为-70。注意70是负的，因为经过奇 数面的镜面后厚度符号改变。
要加入三个表面在像面行上任何一处单击使光标重新定位按insert键3次将第1面sto面的厚度改为30在第3面的玻璃列输入面的玻璃列输入mirror再将第4面ima前一面的厚度改为70
第三章 ZEMAX设计实例
例8 折叠反射镜面和坐标断点
将要学到的：更好地理解坐标断点，为倾斜和偏心系统设立的符号约定，反 射镜面的应用。
现在移到第2面，在“tilt about x”列里 输入45。从主菜单选System，Update All， 你将看到如图所示的图形。
第三章 ZEMAX设计实例
例8 折叠反射镜面和坐标断点
注意近轴镜片的厚度为30，位于第一个坐标断点的旋 转顶点。坐标断点的厚度是0，表示反射镜面是在同一 点上。但是，坐标断点已将坐标系统旋转了45度。镜 面本身是不旋转的，只有它所在的坐标系统，才被旋 转。镜面的厚度为0，因为我们在移到下一个面前，要 旋转另一个45度。第二个坐标断点先旋转另一个45度， 然后向焦点移动-70个单位。注意所有的倾斜和偏心处 理应在厚度改变之前。
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
使面2成为反折镜，透镜参照面1旋转90°角，点击tools/Coordinates/add fold mirror,打开对话框，输入如下值。
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
显示如下图。反折镜面后方所有面的厚度均变号。
先前的课程中讲述了如何设计一个牛顿望远镜，那一课中介绍了反射镜面和 坐标断点概念，该课的重点为：
1）厚度在经过一个镜面后总是会改变符号。经过奇数面的镜面后，总厚度 应该是负的。此符号的约定与镜面的数量或坐标断点的存在无关。
2）坐标断点通常成对出现，并夹在反射面中间。
第三章 ZEMAX设计实例
例8 折叠反射镜面和坐标断点
第三章 ZEMAX设计实例
单“Analysis/spot diagrams/configuration matrix”,
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
玻璃代替：本例中所有的3 个结构中使用的是相同的玻 璃，因此在棱镜数据编辑器 LDE中输入玻璃代替物。
在3D Layout 中运行setting，在设置对话框中的configuration选择ALL。
第三章 ZEMAX设计实例
例10 离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）
双击IMAG面，打开其属性设置对话框，进行如下设置，选中“Make Surface Global Coordinate Reference”复选框。
第三章 ZEMAX设计实例
例10 离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）
例10 离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）
抛物面非常有用，能把一束平行光会聚成一个点，而没有像差。 离轴抛物面常用在
第三章 ZEMAX设计实例
例10 离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）
标准面的k=-1时就形成抛物面。 创建一个新系统，入瞳直径为10mm。如图输入相关值。
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
更新3D图如图所示。这个工具插入了额外的两个坐标断点面，所以现在这个镜面 在45°的标称位置倾斜了5°。
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
建 立 一 个 在 45 ° 标 称 位 置 扫 描 角 为 ± 5 ° 的 模 型 。 点 击 Editor/Multiconfiguration, 打 开 多 重 结 构 编 辑 器 。 在 多 重 结 构 编 辑 器 里 点 击 两 次 edit/insert config,这样就有三个结构。双击编辑器最左边的栏。
第三章 ZEMAX设计实例
例8 折叠反射镜面和坐标断点
第2系列的break-mirror-break系统将光束再转90度，因此它仍然与初始 光轴平行。由于我们已在每一系列中加入了“pickupsolves” ，就可很容 易地通过改变2个数字将光束倾斜。试着在第2和5面的“tilt about x”中 输入30和-60，然后选System，Update All可看到3维图上的影响。
如何在会聚光束中手动加入折叠反射镜面。 菜单File/New。在镜片数据编辑器（LDE）窗口，显示三个面：OBJ，STO，和IMA， 也即第0，1和2面。在表面类型列上双击，然后用从下拉列表中选Paraxial 的方法将 STO面的类型改为近轴镜片，将STO面的厚度设为100，这是近轴镜片的缺省焦距。然 后，选System，General，在弹出的对话框里输入孔径值20（这会产生一个F/5镜片）。 单击 OK 关闭对话框。现在选Analysis，Layout，3D Layout执行一次3D图形。你将 会看到左边出现一个平面，光线集中在右边的一个焦点上。任何光学系统都可用来产 生会聚光束，为简单起见用一个近轴镜片表达。
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
现在，为了使镜面成为一个扫描镜，需要倾斜它。因为扫描角度为10°。所以 在45°标称位置倾斜±5°。 为了使镜面成为扫描镜，使用倾斜/偏心元件工具。 选择tools/coordinates/tilt/decenter…….
在对话框中输入如下值。
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror） 然后在LDE中双击面4，打开面4的属性对话框，进行如下的设置。
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror） 再看其3D Layout图，如图所示，此时扫描镜关于后表面倾斜。
第三章 ZEMAX设计实例
在反射镜面2的前面增加一个CB面，并设置该CB在Y方向有+80mm的平移量。
其3D布局如图所示。保存该文件。后面要用
第三章 ZEMAX设计实例
例10 离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）
复制该系统。 方法一：在Y方向的平移量增加。使他成为多重结构。 运行菜单“Editor/Multi-configuration”,打开多重结构编辑器，在该编 辑器中点击Edit/Insert Config,并进行如下设置。