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里脊鱼鱼si · 发表于 2023-10-1 12:28:21

发表于 2023-10-1 12:28:31

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任何一种光学仪器的用途和使用条件必然会对它的光学系统提出一定的要求，因此，在我们进行光学设计之前一定要了解对光学系统的要求。这些要求概括起来有以下几个方面。
一、光学系统的基本特性
光学系统的基本特性有：数值孔径或相对孔径；线视场或视场角；系统的放大率或焦距。此外还有与这些基本特性有关的一些特性参数，如光瞳的大小和位置、后工作距离、共轭距等。承接光学设计项目
二、系统的外形尺寸
系统的外形尺寸，即系统的横向尺寸和纵向尺寸。在设计多光组的复杂光学系统时，外形尺寸计算以及各光组之间光瞳的衔接都是很重要。
三、成象质量
成象质量的要求和光学系统的用途有关。不同的光学系统按其用途可提出不同的成象质量要求。对于望远系统和一般的显微镜只要求中心视场有较好的成象质量；对于照相物镜要求整个视场都要有较好的成象质量。
四、仪器的使用条件
在对光学系统提出使用要求时，一定要考虑在技术上和物理上实现的可能性。如生物显微镜的放大率Г要满足500NA≤Г≤1000NA 条件，望远镜的视觉放大率一定要把望远系统的极限分辨率和眼睛的极限分辨率一起来考虑。
光学系统设计过程
所谓光学系统设计就是根据使用条件，来决定满足使用要求的各种数据，即决定光学系统的性能参数、外形尺寸和各光组的结构等。因此我们可以把光学设计过程分为4 个阶段：外形尺寸计算、初始结构计算、象差校正和平衡以及象质评价。
一、外形尺寸计算
在这个阶段里要设计拟定出光学系统原理图，确定基本光学特性，使满足给定的技术要求，即确定放大倍率或焦距、线视场或角视视场、数值孔径或相对孔径、共轭距、后工作距离光阑位置和外形尺寸等。因此，常把这个阶段称为外形尺寸计算。一般都按理想光学系统的理论和计算公式进行外形尺寸计算。
计算时一定要考虑机械结构和电气系统，以防止在机构结构上无法实现。每项性能的确定一定要合理，过高要求会使设计结果复杂造成浪费，过低要求会使
设计不符合要求，因此这一步骤慎重行事。
二、初始结构的计算和选择
初始结构的确定常用以下两种方法：
1．根据初级象差理论求解初始结构
这种求解初始结构的方法就是根据外形尺寸计算得到的基本特性，利用初级象差理论来求解满足成象质量要求的初始结构。
2．从已有的资料中选择初始结构
这是一种比较实用又容易获得成功的方法。因此它被很多光学设计者广泛采
用。但其要求设计者对光学理论有深刻了解，并有丰富的设计经验，只有这样才能从类型繁多的结构中挑选出简单而又合乎要求的初始结构。
初始结构的选择是透镜设计的基础，选型是否合适关系到以后的设计是否成功。一个不好的初始结构，再好的自动设计程序和有经验的设计者也无法使设计获得成功。
三、象差校正和平衡
初始结构选好后，要在计算机上用光学计算程序进行光路计算，算出全部象差及各种象差曲线。从象差数据分析就可以找出主要是哪些象差影响光学系统的成象质量，从而找出改进的办法，开始进行象差校正。象差分析及平衡是一个反复进行的过程，直到满足成象质量要求为止。

海上灵光Y8 · 发表于 2023-10-1 12:29:44

可能做激光整形的朋友可能有个感觉，明明做的光学设计，结果全是数学，全是积分。当自己啃了几个月的高数之后，计算是明白了，却发现在ZEMAX中如何实现光学仿真，又是一头雾水，如何把复杂的数学公式变成ZEMAX中的边界操作数控制呢？

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就是这里说的必须掌握的一个技能，激光整形通俗的讲解就是讲一个高斯能量分布，重新排布成所需要的形状。那么我们需要做的其实就是计算这两个分布的一个转化公式，能量是分布曲线相对于口径的一个积分，得到这样一个转化公式之后，就可以在ZEMAX中把转化公式编写成边界控制。

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在ZEMAX中能量分布对应的就是光线分布密度，对于不同位置的入射光线，控制其不同的输出位置即可。不同位置的光线，在ZEMAX中对应的就是不同的Px，Py。由于常规整形都是规则形状，自然就需要到循环控制，并且采样的光线越多计算也就越精确。

例如采样光线我们设置100个，那么我们对应100个不同的Py进行设置操作数控制其分布，那我们不能一个个添加？那么需要我们的就是如何添加呢？

这时候自然就是宏语言了，ZPL，zemax program language，编写一个循环，自动添加即可了。这个技能在很多类似的光学设计都是需要的，这里添加了100个RAID操作数，每个RAID的Py不一样，是将0到1分了100份，程序如下：

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运行宏之后，即可得到如下结果，如下是优化评价函数界面：

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霹雳 · 发表于 2023-10-1 12:29:55

到当当上搜一下，有实体书

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