zemax笔记20——光学系统评价的理论

系统优化时优化到一定程度后几何评价方法就不能满足我们的要求了，这时就需要考虑到衍射到系统的影响。

衍射相关理论

• 夫琅和费衍射
• 惠更斯-菲涅耳衍射
• 衍射对成像的影响
• 相干系统对成像的影响

之前所用到的波前评价方法，是基于光线追踪的几何方法来计算波前的，而在衍射光学中波前是依衍射公式直接计算的，每经过一个面都会重新计算一次。

zemax当中的FFT（fast fourier transform）分析光学系统特性时是基于 夫琅和费衍射理论计算的。相对于惠更斯衍射来说计算会更快一些，但是求解精度会相对低一些。当结精度要求较高时应使用基于惠更斯的方法来计算。

理想情况下 爱丽斑 内的能量占所有能量的84%。
理想系统 爱丽斑 半径为1.22wavelengthF-number

zemax是用点扩散函数的形式（描述光学系统对点光源成像后的能量分布）来进行评价的。（point spread function（PSF））

调制传递函数 MTF（modulaiton transfer function）：
I表示光强，MTF值越高系统成像越清晰。

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斯特列尔比（strehl ratio）
定义：实际点扩散函数的峰值强度/理想点扩散函数的峰值强度与F数乘积。

斯特列尔比定义

zemax中使用近似公式来计算斯特列尔比：

近似公式

其中 σ 表示波前差。