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Zemax光学设计实例（92）--- 光楔的构建

2021-12-20 11:02| 发布者：Davis| 查看：904| 评论：0|原作者: 小小光08

摘要：SiC半导体材料具有禁带宽度大、临界击穿电场强度大、热导率高等优异物理特性，在制造功率半导体器件、LED器件、射频器件、太阳能电池等领域得到广泛应用。其中，SiC肖特基势垒二极管、金属氮化物场效应晶体管等功率半导体器件具有功率密度高、温度工作范围宽、故障率低等优点，适用于工业自动化、交通运输、航空航天、

引言：

一般顶角小于1/10rad（约为11.46°）时的棱镜称为光楔，也称为楔镜。

在光线垂直或接近垂直射入光楔时，偏向角为

θ=(n-1)α θ=(n-1)α

上式中，α为光楔的顶角，n为介质的折射率。

因为光线经过光楔产生的偏折很小，且近似与入射角无关，光学仪器中常将两个光楔组合在一起，使二者相对转动以产生不同的偏向角，精密补偿光轴的方向。

例如，激光测距仪中，首先将发射激光组件与接收、观察望远镜光轴调到平行，由于机械调节精度有限，这一步调节会有残差，最后利用接收光路中的光楔对将两个组件的光轴调到精准平行。

光楔的构建：

我们构建一个平行光束经过一个焦距f`=100mm的理想透镜垂直照射两片K9玻璃平板。

首先输入系统特性参数，如下：

在General系统通用对话框中设置孔径。

在孔径类型中选择“Entrance Pupil Diameter”，并根据设计要求输入“20”；

视场为0视场，波长为0.55um。

然后，在LDE中设置两个初始平板，如下图：

3D Layout，如下图：

此时，弥散斑大小约为0.9um，如下图：

现在，通过设定第4面和第5面Tilt值来实现光楔对的操作。

A）两个光楔反向放置的情况

在第4面和第5面设置Tilt值，楔角α=3°。

由于两个光楔反向放置，偏向效应对消。

3D Layout，如下图：

此时，弥散斑大小约为1.4um，如下图：

B）两个光楔同向放置的情况

在第4面和第5面设置Tilt值，楔角α=3°。

由于两个光楔同向放置，总偏角约为2（n-1）α，由于n-1≈0.5，那总偏角θ≈α=3°。

3D Layout，如下图：

此时，弥散斑大小已经增大到154um，如下图：

C）两个光楔正交放置的情况

第一个光楔的第二表面相对于x轴偏转3°，第二个光楔的第一个表面相对于y轴偏转3°。

两个光楔正交放置，x方向的偏角和y方向的偏角均为（n-1）α≈0.5α。

3D Layout，如下图：

此时，弥散斑大小约为105um，如下图：

由以上几种典型情况可以看出，以光轴为轴线，顶角为2（n-1）α的圆锥内任意方向，均可由两个光楔的恰当转角组合构成，也就是说，用光楔对可以实现光线方向的微调。

需要注意的是，输入面和输出面必须为光楔的直角面。

由以上给出的点列图可以看出，当光楔方向相同时弥散斑最大。

当楔角α增大时，弥散斑随之非线性地增大，非对称导致的彗差也更加明显。

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