《光学设计》上机实验指导书【推荐】

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1、《光学设计》上机实验指导书西安工业大学光电工程学院实验一单透镜设计3实验二双透镜10实验三牛顿望远镜16实验四带有非球面矫正器的施密特…卡塞格林系统21实验五多重结构配置的激光束扩大器29实验六折叠反射镜面和坐标断点33实验七双交合透镜设计37附录常见光学设计专业词汇表38实验一单透镜设计(ASinglet)一.实验目的：(1)熟悉光学设计软件Zemax操作界面；(2)将知道如何键入光学系统的波长(wavelength)镜头数据(LensData)、光线像差(RayAberration)>fan

2、,光程差(OPD),点歹U图(spotdiagrams)等等。(3)确定厚度求解方法(thicknesssolve)和变量(variables),执行简单光学设计最佳化。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：设计一个相对孔径F/4单镜片，在光轴上对见光谱范围内使用，其焦距(focallength)为100mm，用冕牌BK7來作镜片。四、实验步骤：首先，运行ZEMAXOZEMAX主屏幕会显示镜片数据编辑(LDE),nJ以对LDE窗口进行移动或重

3、新调整尺寸，以适应你白己的喜好。LDE有多行和多列组成，类似于电子表格,曲率半径(radius)、厚度(thickness)、玻璃(class)和半径口径(Aperture)等列使用最多，其他的则在特定类型的光学系统小才会用到。LDE中的小格会以“反口”方式高亮显示，即以与其它格子不同的背景颜色将字母显示在屏幕上。这个反白条表示的是光标，可以用鼠标在格子上点击来操作。然后，系统参数设置。开始，输入系统波长，这个不一定先完成，只不过现在我们选定了这一步。在主屏幕菜单条上，选择“系统(system)

4、”菜单卜•的"波长(Wavelength)”。屏幕中间会弹出一个“波长(WavelengthData)”对话框。ZEMAX中有许多这样的对话框，用來输入数据和提供选择。用鼠标在第二和第三行的“使用(Use)”上单击一下，将会增加两个输入波长使总数成为三。现在，第一个“波长”行中输入486,这是氢F谱线的波长，单位为微米。ZEMAX全部使川微米作为波长的单位。现在，笫二行波长列中输入587,最后在笫三行输入656,这就是ZEMAX中所有有关输入数据的操作。这个指示器指出了主要的波长(primary

5、wavelength),当前为486微米。在主波长的第二行上单击，指示器下移到587的位置。主波长用来计算近轴参数，主要是用来计算光学系统在近轴光学近似(paraxialoptics,即first-orderoptics)b"的几个主要参数,女IIfocallength,magnification,pupilsizes等。“权重(weight)"这一列用在优化上，以及计算波长权重数据如RMS点尺寸。现在让所有的权为1.0,单击0K保存所做的改变，然后推出波长数据对话框。现在我们定义镜片的一个口径

6、。这可以使ZEMAX在处理其他的事情上，知道每个镜片该被定义多大。我们设计一个F/4的透镜,需要一个25mm的孔径(100mm的焦距，相对孔径F/4)。设置这个孔径值，选择“系统(system)”中的“通常(General)"菜单项，出现“通常数据(GeneralData)”对话框，单击"孔径值(AperValue)”一格，输入25,孔径类型选择“入瞳肓径(EntrancePupilDiameter)”，也可以选择其它类型的孔径设置。ZEMAX模型光学系统使用一系列的表面，每一个表面有一个曲率半

7、径和玻璃。在LDE中显示有三个而。物平而，在左边以OBJ表示；光阑而，以STO表示；像而，以IMA表示。对我们开说，但透镜一共四个而：物平而、前镜面(光阑而)、后表面和像面。耍插入笫四个表而，只需将光标移动像平1侨的“无限(Infinity)Z上，按INSERT键。这将会在那一行插入一个新的面，并将像平面下移，新面被标为第2面。注意物体所在面为第0面，然后才是第1、第2、第3面。现在输入使用的玻璃。移动光标到第一个而的“玻璃(Glass)”歹U，即在左边标作STO的而。输入“BK7”回车。ZEM

8、AX有一个非常广泛的玻璃H录可用，我们所用的仅仅是BK7,ZEMAX回去查找所选定的玻璃并计算每一波长的色散系数等数据。由于透镜的孔径是25mm,合理的镜片厚度是4mmc移动光标到第1个面的厚度列并输入“4”，缺省单位是毫米。现在，需要为镜片输入每一面的曲率半径值，前面和后面的半径分别是100和・100。在笫1和2面中分别输入这些值。在这里注意符号约定。在镜片焦点处设置像平面的位置，所以要输入一个100的值，作为第2面的厚度。如何判断镜片是否好呢？最有用的判断工具是光学特性曲线图。要产生一幅光学