ZEMAX笔记

这儿放置本人在学习ZEMAX时的笔记和心得

一、在zemax中添加棱镜

(2010-04-25 20:46更新)


最近项目zemax建模需要添加一个达夫棱镜组,但因为界面全是E文我只会添加球面和平板等类型,斜面就不会了。在网上找了找,发现zemax自带的例子中包含一个“ZEMAXSamplesNon-sequentialPrismsDouble dove prism.zmx”可以使用。

原来非序列部件可以在“Lens Data Editor”(镜头数据编辑)窗口插入Non-sequential曲面后,使用“Non-sequential Component Editor”(非序列部件编辑)窗口设计。

二、常用评价函数操作数

(2010-09-13 20:21更新)

这儿只是简单的索引,详细信息可以参考《ZEMAX中文使用说明书》

Operand Definitions
ZEMAX supports optimization operands which are used to define the merit function. Each operand may be assigned a weight which indicates the relative importance of that operand, as well as a target, which is the desired value for that operand. The operands are listed below.

ABSO EFLY LPTD NPZL PETC SFNO
ACOS ENDX MAXX NPZV PETZ SINE
AMAG ENPP MCOG NSDD PIMH SKIN
ANAR EPDI MCOL NSTR PLEN SKIS
ASIN EQUA MCOV NTXG PMAG SPHA
ASTI ETGT MINN NTXL POWR SQRT
ATAN ETLT MNAB NTXV PRIM SUMM
AXCL ETVA MNCA NTYG PROD SVIG
BLNK EXPP MNCG NTYL QSUM TANG
BSER FCGS MNCT NTYV RAGX TFNO
COGT FCGT MNCV NTZG RAGY TMAS
COLT FCUR MNDT NTZL RAGZ TOTR
COMA FICL MNEA NTZV RAGA TRAC
CONF FOUC MNEG NPGT RAGB TRAD
CONS GBW0 MNET NPLT RAGC TRAE
COSI GBWA MNIN NPVA RAED TRAI
COVA GBWD MNPD OBSN RAEN TRAR
CTGT GBWZ MNSD OFF RAID TRAX
CTLT GBWR MSWA OPDC RAIN TRAY
CTVA GCOS MSWS OPDM RANG TRCX
CVGT GENC MSWT OPDX REAA TRCY
CVLT GLCA MTFA OPGT REAB TTGT
CVOL GLCB MTFS OPLT REAC TTHI
CVVA GLCC MTFT OPTH REAR TTLT
DENC GLCX MXAB OSUM REAX TTVA
DENF GLCY MXCA PnGT REAY UDOP
DIFF GLCZ MXCG PnLT REAZ USYM
DIMX GMTA MXCT PnVA RENA VOLU
DISC GMTS MXCV PMGT RENB WFNO
DISG GMTT MXDT PMLT RENC XDGT
DIST GPIM MXEA PMVA RETX XDLT
DIVI GRMN MXEG PANA RETY XDVA
DLTN GRMX MXET PANB RGLA XENC
DMFS GTCE MXIN PANC RSCE XNEA
DMGT HHCN MXPD PARA RSCH XNEG
DMLT IMAE MXSD PARB RSRE XNET
DMVA INDX NPXG PARC RSRH XXEA
DXDX InGT NPXL PARR RWCE XXEG
DXDY InLT NPXV PARX RWCH XXET
DYDX InVA NPYG PARY RWRE YNIP
DYDY ISFN NPYL PARZ RWRH ZERN
EFFL LACL NPYV PATX SAGX ZPLM
EFLX LINV NPZG PATY SAGY ZTHI

三、默认评价函数优化类型

(2010-09-28 22:33更新)
默认优化类型

名 称 说 明
RMS RMS是均方根的简称。到目前为止,这种类型使用最为广泛。RMS是所有单个误差平方的平均值的平方根
PTV PTV是波峰到波谷的简称。在一些不常见的情况,RMS和误差的最大范围同样不重要,例如,所有的光线要到达探测器或光纤的圆形区域内的情况。在这些情况下,波峰到波谷(PTV)可能是判断执行结果的一种比较好的指示器。这种评价函数类型将努力减小PTV误差范围

默认优化数据类型

名 称 说 明
Wavefront 波前差是在波形中测量的像差
Spot Radius 在像平面上的横向光线像差的半径范围
Spot X 在像平面上的横向光线像差的X方向范围
Spot Y 在像平面上的横向光线像差的Y方向范围
Spot X and Y 在像平面上的横向光线像差的X方向和Y方向的范围。这X和Y成分被分别考虑,但一起被优化。除了保留像差的符号外,其他的都与Spot Radius相似,这符号将产生一些比较好的其他结果。注意在计算像差半径时,将去掉符号

默认的优化参考点

名 称 说 明
Centroid 数据的RMS和PTV计算是以从视场点得到的所有数据的质心为参考的。质心参考通常是首选,特别是对于波前优化。对于波前优化,涉及到质心减去活塞,波前的X-倾斜和Y-倾斜,它们中没有一个是降低像质的。当彗差存在时,因为彗差使像心偏离主光线,所以质心参考还将产生一些有用的结果。过去使用主光线是因为它方便计算,但实际上是当ZEMAX认为没有执行损失时来处理它的复杂部分的
Chief 数据的RMS和PTV计算是以主波长的主光线为参考的
Mean 这项选项仅当在选择的优化数据类型为波前时才有效。仅除了减去的是活塞(平均波前),而不是X-和Y-倾斜外,平均参考的其他方面都与质心参考类似。由于光程差为0的精确点是任意的,所以对于那些质心参考不是首选的情况,平均参考通常优先于主光线参考

四、本次光学镜头课程设计所用评价函数

(2010-10-17 22:47更新)

名称 说 明 Int1 Int2 Hxy,Pxy
BLNK 不做任何事情。用来将操作数列表的各个部分分隔开。在操作数名称右边的空白处将随意地输入一注释行;这个注释行将在编辑界面和评价函数列表中同样显示
EFFL 有效焦距,以镜头长度单位表示。它是针对近轴系统的,对于非近轴系统可能会不准确 波长
EFLY 在现定Y平面上的,指定范围内的表面的主波长的有效焦距,以镜头长度单位表示 第一表面的编号 最后表面的编号
CTGT 中心厚度大于。这个边界操作数强制使指定编号的表面的中心厚度大于指定的目标值。也可参见“MNCT” 表面编号
CTLT 中心厚度小于。这个边界操作数强制使指定编号的表面的中心厚度小于指定的目标值。也可参见“MXCT” 表面编号
ETGT 边缘厚度大于。这个边界操作数强制使指定编号的表面的边缘厚度大于指定的目标值。如果代码为0,则边缘厚度是在沿着+y轴方向的半径值为半口径处计算的;如果为1则沿着+x轴方向;如果为2则沿着-y方向;如果为3则沿着-x方向。也可参见“MNET” 表面编号 代码
ETLT 边缘厚度小于。这个边界操作数强制使指定编号的表面的边缘厚度小于指定的目标值。如果代码为0,则边缘厚度是在沿着+y轴方向的半径值为半口径处计算的;如果为1则沿着+x轴方向;如果为2则沿着-y方向;如果为3则沿着-x方向。也可参见“MXET” 表面编号 代码
DIMX 最大畸变值。它与DIST相似,只不过它仅规定了畸变的绝对值的上限。视场的整数编号可以是0,这说明使用最大的视场坐标,也可以是任何有效的视场编号。注意,最大的畸变不一定总是在最大视场处产生。得到的值总是以百分数为单位,以系统作为一个整体。这个操作数对于非旋转对称系统可能无效。 视场 波长
MTFT 子午的方波调制传递函数值。它计算了衍射MTF值。参数Int1必须是一个整数(1,2,……),1产生32*32的采样密度,2产生64*64的采样密度,等等。Int2必须是有效的波长编号,或者0,其代表全部波长。Hx的值必须是一个有效的视场编号(1,2,……)。Hy是空间频率,以周期每毫米表示。如果采样密度相对于MTF的计算精度过低,则所有的操作数MTF都将得到零值。如果子午和弧矢MTF都需要,则将它们操作数MTFT和MTFS放在相邻的行中,它们将同时被计算。详细内容参见这一章中的“操作数MTF的使用”的说明 采样密度 波长 见左所述
MXCA 最大空气中心厚度。这个边界操作数强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的用空气(即不是玻璃)当作一种玻璃类型的每一个表面的中心厚度小于指定的目标值。也可参见“MXCT”和“MXCG”。这个操作数同时控制多个表面 第一表面 最后表面
MXCG 最大玻璃中心厚度。这个边界操作数强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的用非空气的玻璃类型的每一个表面的中心厚度小于指定的目标值。也可参见“MXCT”和“MXCA”。这个操作数同时控制多个表面 第一表面 最后表面
MNCA 最小空气中心厚度。这个边界操作数强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的用空气(即不是玻璃)当作一种玻璃类型的每一个表面的中心厚度大于指定的目标值。也可参见“MNCT”和“MNCG”。这个操作数同时控制多个表面 第一表面 最后表面
MNCG 最小玻璃中心厚度。这个边界操作数强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的用非空气的玻璃类型的每一个表面的中心厚度大于指定的目标值。也可参见“MNCT”和“MNCA”。这个操作数同时控制多个表面 第一表面 最后表面
MNEA 最小空气边缘厚度。这个边界操作数强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的用空气(即不是玻璃)当作一种玻璃类型的每一个表面的边缘厚度大于指定的目标值。也可参见“MNET”,“MNEG”,“ETGT”,和“XNEA”。这个操作数同时控制多个表面。这个边界操作数仅用于表面的“+y”顶端边缘。关于非旋转对称表面的限制可参见XNEA 第一表面 最后表面
MNEG 最小玻璃边缘厚度。这个边界操作数强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的用非空气的玻璃类型的每一个表面的边缘厚度大于指定的目标值。也可参见“MNET”,“MNEA”,“ETGT”,和“XNEG”。这个操作数同时控制多个表面。这个边界操作数仅用于表面的“+y”顶端边缘。关于非旋转对称表面的限制可参见XNEG 第一表面 最后表面

五、毕业设计在ZEMAX中模拟薄膜透过率曲线

(2011-04-14 23:48更新)
最近稍微完善了一下Cauchy和Drude色散模型部分的程序,想要验证一下优化函数的效果。这样就需要同时有测量数据与计算数据了。部分旧的测量数据现在我手头就有,但计算数据总不能直接用自己的程序吧。这样一来zemax就有大用了。
打开ZEMAX新建一个文件,没什么要更改的,默认的LENS.ZMX就足够了。其中只包含OBJ,STO,IMA三层。将光阑改成K9玻璃,厚度10就完工了。重要的是镀膜文件的编写。

打开tools->Coatings->Edit Coating File编辑薄膜文件。

  1. MATE <材料名称>
    波长的实部,虚部 

    ZEMAX用下面方法定义材料数据:
    波长为微米,且按上升顺序指定。实部的值是相应波长的实际折射率,虚部则是消光系数。如果只定义一种波长,则无论哪种波长被追迹,都使用这个实部和虚部,忽略色散。如果定义了两种及以上波长,则小于最短定义波长的使用最短波长数据,大于最长定义波长的使用最长波长数据,处于两者之间的使用线性插值法。

  2. COAT <薄膜名称>
    材料 厚度 绝对值 循环索引 锥形名称 

    如果后三项被省略,则三四项假定为零,且无锥形轮廓。

编辑好后就可以在tools->Coatings->Add Coating to All Surfaces选择了。虽然Ti2O5没现成的要自己输入,但MgF2和LA2O3已经有了,直接选WAR就可。
然后就是波长的选择。Ctrl+W调出波长设置窗口,设为0.4-1。(如果波长范围太大超标,会有提醒,这时可把K9从Fixed换成Model。毕竟现在只是对程序的计算进行验证,不考虑量程)
随后用Analysis->Coatings->Transmission vs. Wavelength就可显示了

然后选择Text输出,就可以在程序中调用比较了。

作者: Leniy

Do not , for one repulse , give up the purpose that you resolved to effect .

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2 thoughts on “ZEMAX笔记

    • Leniy

      最近哈工大来访的人好多啊。是都是那里的同学还是有人的校内代理发到外网了?

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