单击\退出Field Data dialog。
五、波长设置
ZEMAX中,波长的设定与视场类似,所不同只是波长要送入Wavelength Data dialog。访问Wavelength Data dialog,可从主菜单选择System > Wavelengths,或在按钮栏单击“Wav”按钮。
这个单透镜是纯单色的(属于单个波长)。初始设计要求已经明确,波长为0.6328?m,这是He-Ne激光器的波长。
这个波长值可手动送入到Wavelength Data dialog中,也可从Wavelength Data dialog下端的下拉菜单中选择软件已经预先设定好的波长值。
F, d, C (Visible)是缺省项中的首选。但对我们这个单透镜,要从下拉菜单中选择HeNe (.6328),然后单击下拉菜单旁的“Select ->”按钮。完成此操作,ZEMAX将自动地将该波长值送入Wavelength Data dialog的第一行。
注:ZEMAX中,不管透镜的单位怎样设置,波长的单位永远都是微米。
单击\退出Wavelength Data dialog。此时,透镜的波长已设为632.8nm。 另外还需注意,波长也有加权设置,在ZEMAX中有多种用途。对我们这个单透镜,只需将波长的权置保持为缺省的1即可。
六、在ZEMAX中插入面
完成系统参数设置后,即可开始在LDE中设定各面的参数。在此,我们再
强调一次,LDE的每一行,对应单独的一个面。也正因此,两个由玻璃隔开的面就组成一个单透镜。所以,在ZEMAX,在完整地描述一个单透镜,共需要4个面。
1.The object surface (OBJ): (物面)
2. The front surface of the lens: (透镜的前表面)
3. The back surface of the lens: (透镜的后表面)
4. The image surface (IMA): (像面)
按照缺省设置,LDE只有3个面。用户想另外加入新的面,可用键盘上的“Insert”键,或者从LDE的菜单栏,选择Edit > Insert Surface。这两种操作的结果,都是在当前光标实际所在行的前一行加一个新的面。如果想在当前行之后加一个面,可执行“Ctrl + Insert”,或Edit > Insert After。
对我们这个单透镜,光阑位于前表面,因此需将光标置于像面所在行,然后按“Insert”键。此操作的结果是在像面之前加入了一个新的面,它对应透镜的后表面。
对应发出光线的位置
对应光线进入透镜的位置。对我们这个单透镜,它也是光阑面(STO)。 从该面始,光线离开透镜进入空气
对光线的追迹,在该面终止。LDE中,像面后
再不能有其他面。这里提请用户注意,该面不一定是实际的像面。
不要忽视LDE注释栏的作用,它有助于用户记忆各面的物理意义。要对各面加注,只需将光标置相应位置,然后手动输入文本内容。加注完成,需击“Enter”键,或者用“?”、“?”等键,将光标移开。
为各面加注,是ZEMAX用户应该养成的好习惯。对现在这个单透镜,我们在LDE的对应位置,加入如下内容:
七、输入透镜数据
我们这个单透镜的材质采用N-BK7玻璃。在ZEMAX中,所谓透镜的材质是指制造将透镜前、后表面分隔开的物质的材料。在ZEMAX中输入分隔两面的玻璃类型,只需在LDE的适当单元格内,手动写入玻璃的名称(本例中是N-BK7)。
ZEMAX有内建的玻璃库,如上所述,只要手动输入玻璃类型,软件就会自动对其加以识别。玻璃库由全球范围内的著名玻璃制造商提供,内含几百种玻璃的信息。用户输入玻璃名称后,ZEMAX会在库内自动进行查找,以确定与用户确定的各波长相对应的玻璃的折射率。
在LDE中送入玻璃类型后,就可在Surface 1的厚度栏内输入单透镜的厚度。这个厚度是指沿光轴方向上从当前面到下一面的距离,因此它也就是这个单透镜的中心厚度。因为我们这个单透镜的孔径是25mm,作为初始值可把厚度设为4mm,这是一个合理的中心厚度。在Surface 1的厚度栏内键入4。这里提请用户注意,稍后,优化时,我们将把该参数设为变量。
类似地,Surface 1的半径,以及透镜的后表面到像面的厚度值都不需预先设定,优化时它们都将设为变量。现在,我们Surface 1的半径设为Infinity,并将Surface 2的厚度设为100mm。将100键入Surface 2的厚度栏。
八、优化方案(Solves)
在光学设计时,要满足给定的约束条件,两种方法:
1. 将对约束条件有影响的参数设为变量,并且在Merit Function Editor(评价函数编辑器,将在稍后介绍)中,添加边界约束条件。或者 2. 采用特殊的solves,以强化约束条件,同时消除不必要的变量。 在这两种方法,后一种更好。虽然两种方法都能通过调整透镜参数,达到维持特定边界条件的目的,但额外添加的边界约束条件,会减慢评价函数的运行速度。
ZEMAX中有很多种不同的solve,各有不同的功能。但这个单透镜的性能要求只能用一个solve,即取系统的F/#方案,以便维持焦距值。
可用两种不同的方法打开solve dialog,一是用右键单击对应的单元格;二是用鼠标选中该单元格,然后键盘上的“Enter”键。待优化的参数类型不同,对应的solve选项也不同。
为了保持系统的F/#,可在Surface 2的半径上加F Number优化方案。F Number方案的作用是调整最后一个光学面的曲率,从而维持系统的焦距不变。右击Surface 2的Radius单元格,以激活surface 2 dialog的Curvature方案。从下拉菜单的中选择\选择F Number,并在\旁的空格内键入4。
单击\退出solve dialog。
设定了F Number优化方案后,ZEMAX会自动地对半径进行调整,以保持所需要的F/#。换言之,一旦透镜的参数发生变化,软件将会自动地重新对solve进行计算。半径旁的字母\表示已设定了F Number方案。
九、优化有对系统性能进行评估
ZEMAX有很对分析功能,每种都可能于对设计方案的性能进行评估。在我