衍射表面定义

1．新打开一个zemax文档，要定义一个透镜，这里我们为了简单化，只定义一个平凸透镜，让STO面为凸面，再新插入一个表面作为透镜的另一个表面。

先定义一般参数。

从system 菜单下，general下输入孔径值20mm；system下，Wavelength下输入三个波长，0.486、
0.587和0.656。

其中将0.587选为primary波长。

单透镜材料为BK7玻璃，在STO行，
glass列处键入BK7。

让STO面thickness为10，新插入面thickness为100。

将第一面的半径改为变量。

得到的数据表格如下：
2．选择默认的缺省目标函数，点Tools栏下Optimization项，automatic，自动优化。

停止后得到最佳的第一表面半径值，为55.549。

来看波像差和点列图分别如下：
波像差里，最大有10个波长的像差
点列图上可看到，模斑尺寸达到400，RMS为52.751都是比较大的值，并且明显可以看到存在较大的色差。

为了更明显区别一点，选Analysis菜单下，Spot diagrams下，Matrix选项，
可以看到三个波长分开的点列图如下：
可以看到不同颜色模斑差别较大。

3．下面我们学习如何定义衍射面来消除像差。

双击STO面type，将surface type由原来默认的standard改为binary 2类型。

如下表显示，
回到主界面，选Editors菜单，选Extra data选项，会跳出如下的表格，
这是用来补充定义衍射表面类型的。

Max Term代表引入的衍射曲线阶数，当我们键入1时，表格变为：
我们将其中新出现的Coeff. One P^2项改为变量。

仍使用默认的目标函数，再自动优化。

得到的该因子值为：
此时update刚才的波像差和点列图，如下：
除了像差数值上变小了以外，从点列图明显可以看到，色差降低了，三种不同颜色的光的模斑开始趋于一致了。

这是由于引入的衍射表面正色散恰好对透镜本身的负色散做了补偿。

4．但是可以看到波像差仍较大，有2个波长左右。

现在像差主要以球差为主。

为了进一步降低球差，我们将利用衍射表面的高阶量来做进一步补偿。

将Extra data Editors里max Terms由原来的“1”改为“2”。

再次将新跳出来的高阶因子改为变量，如下表
同样再进行一次自动优化，
这样通过在球面表面上引入具有衍射光栅效果的波纹，起到一定程度的补偿像差作用，包括球差和色差。

但是这样做的另一个结果就是让加工复杂，此外这样的衍射元件还会使损耗增大。