E5-1
主要像差是球差 (ZEMAX已加入了离焦作为补偿)，有一种非常有效的排除球形的方法。移动光标至第一面的圆锥系数列使之成为一个变量，返回到优化工具单击AUTOMATIC，评价函数会显著下降。现在单击Exit，更新OPD图，由于引入了圆锥系数很容易使系统性能达到衍射极限。在三个曲率和圆锥系数的每一格中键入Ctrl-Z以消除变化。
在深入研究之前，现选File，Save As保存文件，键入镜片名字：MC1.ZMX，单击OK。在接下来的步骤中，可以随时调出来查看。
选System，Wavelengths，得到渡长数据对话框，将波长从1．053改为0．632 8，单击OK．再次要新OPD图。由于玻璃的色散，性能非常差，所显示的像差明显离焦。
现在可以调整镜片间隔来改正它。使第2面的厚度250mm为可变，然后选Tools，Optimization，将会看到只有一个变量列表。选Automatic，评价函数应该会降低。单击Exit，然后要新OPD图，系统在新的波长和共轭处有大约一个波长的像差。再次键入Ctrl—Z去掉第2面厚度变量。
现在将用多重结构配置功能。从主菜单选Editors，Multi—configuration，选Edit，Insert Config插入一个新的结构配量，双击第一行的第一列，从所显示的下拉框选WAVE，在同样的对话框里，为“Wavelength#”选择1，单击OK。这使得可以为每一个配置定义不同的渡长。在“Config 1”下输入1.053，在“Config 2\下输入0.6328。现在按Insert为Multi Configuration Editor加入新的一行，在新的第“1” 行的双击第一列，然后选THIC作为操作数类型。 THIC
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操作数可为每一个配置定义不同的厚度。从Surface列选2，单击OK。在Config 1下输入250。在Config 2下输入250。其中的2指的是第二面。因此己将第二面的厚度作为多重结构配置值定义了。键入Ctrl—Z，使结构配置2下的第二面的厚度成为变量。
现在返回到评价函数编辑器。选Tools，Default Merit Function，在显示的对话框中。将Start At的值改为1，这会使得缺省的评价函数从第一行开始。现在单击OK，将为多重结构配置实例重建评价函数。
现在需要将原先输入的REAY约束加入新的多配置评价函数中。在评价函数编辑器第一行，注意在“CFG#”列有一个写着1的CONF操作数，此操作数将当前活动的结构配置改变为1。在这一行的下面，有3个OPDX操作数。在CONF和第一个OPDX间，插入新的一行。将该行的操作数类型改为REAY。为“Srf#”输入5(这是用来控制光线高度的一面)，为Py输入1.OO。输入目标值10，将会得到直径为2Omm的平行输出束。任何在CONF1下的操作数都将被限制在此配置中。在CONF2下，不需要任何的操作数。因为在两个波长处都己有了5：1的光束压缩比。
现在回到镜片数据编辑器，使第1、2和4面的曲率为变量，就象本节开始时所述的。再将第一面的圆锥系数也设为变量。选Tools Optimization到优化屏幕，注意共有5个变量被激活（3个曲率，1个锥形．一个多重结构配置厚度)．现在单Automatic，结束后单击Exit。
现在双击多配置编辑器 Cofig 1列头。更新OPD图。注意其特性在波长1.053非常好。双击Config 2列头，在更新OPD图(这一次为0.6328处)，同样也被很好地修正了。注意多重结配置缟辑器显示的为两个波长设置的两个厚度。键盘快捷键Ctrl-A可用来在这两个配置之间快速切换。
多配置可能有复杂得多的应用，但步骤是一样的。
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实验六 折叠反射镜面和坐标断点 (Fold mirrors and coordinate breads)
一、实验目的：
（1）熟悉光学设计软件Zemax操作界面；
（2）将更好地理解坐标断点，为倾斜和偏心系统设立的符号约定。 （3）反射面的应用。
二、实验环境：
（1）、硬件环境：普通PC机 （2）、软件环境：ZEMAX软件平台
三、实验内容：
设计一个牛顿望远镜，练习在会聚光束中手动加入折叠反射镜面。
四、实验步骤：
先前的课程中讲述了如何设计一个牛顿望远镜，那一课中介绍丁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。
本课将会告诉你如何在会聚光束中手动加入折叠反射镜面。先从File菜单选New清除当前所有的镜片数据。New功能会将视场的数量设为1，波长数量也为1。以符合我们的目标。在镜片数据编辑嚣(LDE)窗口，显示三个面：OBJ，STO，和IMA，也即第O、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，在弹出的对话框输入孔径值20(这会产生一个F/5谩片)。单击OK关闭对话框。现在选Analysis，Layout，3D Layout执行一次3D图形。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。
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现在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，设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。
现在更新3 D图形窗口。图会被重画，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。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(确信是在第4面上)。在下拉列表中选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。
现在移到第2面，在“tilt about x”列里输入45。从主菜单选System，Update All，将看到如图E6—1所示的图形。
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E6—1
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O，表示反射镜面是在同一点上。但是，坐标断点己将坐标系统旋转了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O，因为在移到下一个面前，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。
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E6-2所示。
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