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光学设计,zemax光学设计初始结构

时间:2023-05-05 16:30:21 阅读:119785 作者:2020

采用一、概述单透镜和双透镜结构,设计激光准直镜。

二、单透镜结构准直镜设计2.1,设计要求f物侧焦距=10mm,光通孔径=6mm;

使用单个透镜,材料为BK7;

波长为1310nm纳米。

要求发散角RMS radius=3 mrad。

2.2、设计过程2.2.1、设置无焦像面。 由于准直光是平行光而没有焦点,因此必须在系统资源管理器中选中Afocal Image Space,表示像面没有焦点,允许平行光。

2.2.2、设置初期结构。 在lens Data编辑表中,输入物面到第一个镜头面的距离(物侧焦点)、镜头材料、镜头厚度以及镜头最后一个面到像面的距离。

镜头前面和后面的半径数据可以不输入,生成评估函数后,可以通过优化确定数值。

2.2.3、设置通光孔径。 在system explorer-Aperture中将Type设置为Entrance Pupil Diameter,然后在Value中输入透射光的数值孔径6mm。

2.2.4、设置视野。 由于激光器的发光尺寸相对于物距无限小,所以激光器作为点光源,视场角为0。 默认视野为0。

2.2.5、设定波长。 系统资源管理器- wavelengths的设定波长为1.310um,权重为1。

2.2.6、打开二维图像和点阵图,查看基本结构和发散角。

发散角非常大,可见其次需要构建评价函数,优化结构。

2.2.7、设置评价函数。 评估函数使用默认函数,快捷键F6,打开评估函数设置窗口,设置如图所示。

单击“确定”添加默认的计算函数。 添加默认计算函数后,必须向其添加设计指标和边界条件。 最重要的是加入焦距设计指标,输入EFFL,设置为10mm,权重为1。

2.2.8、设置优化变量。

如果将镜头的第一面和第二面的半径设置为变量,将2 surface的Conic元素设置为变量,使其为非球面,则有利于准直效果。

2.2.9、优化。 设定自动更新。 周期数是无限次。 优化接口的设置如下:

单击Start开始优化。 当“Current Merit Function”的值越小,则退出。

2.3、设计结果

可见发散角RMS radius=2.52 mrad,满足设计要求。

如果不满足要求,则需要修改评估函数,添加更多的设计指标和边界条件,改变权重,改变结构。

3358 www.Sina.com/http://www.Sina.com /设计要求f物侧焦距=10mm,光通过孔径=6mm;

使用双透镜,材料均为BK7;

波长为1310nm纳米。

要求发散角RMS radius=1 mrad。

3.2、设计过程设计过程与单镜头相同,只是结构上的变化。 这里直接给出了设计完成后的数据。

Lens Data:

评估函数:

3.3、设计结果

可见发散角RMS radius=0.143 mrad,满足设计要求。

三、双透镜结构准直镜设计显然,双透镜激光准直镜的准直效果比单透镜效果好几十倍。

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