zemax笔记19——牛顿望远镜的建立和评价

系统要求

  • 有效焦距为800
  • F数为8
  • 半视场为2度

构建系统

  • 基本参数

  • 入瞳直径为800/8=100。

  • 视场设置为0 ,1.4 , 2。

  • 波长选择d光。(系统只有反射镜的话是没有色差的,设计初期只用单色光就可以了)

  • 设置主反射镜
    在第二个表面设置曲率为F数解(F数为8),材料设置为 MIRROR。
    厚度设置为边缘光线高度解(高为0),自动求得像面距离。

为了视图中显示的光线和结构更清楚一些,在反射镜前插入一个表面厚度设为1000(看清入射光线)。视图中设置显示的起始面为2 。

反射镜的表面属性里设置 draw : mirror substrate 设为 flat , thickness 设为 15 。(令反射镜凸现出一定厚度)

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设置主反射镜
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2D视图
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离散斑视图

从离散斑视图中可以看到主视场上有球差,边缘视场有慧差。

对于牛顿望远镜来说,其主反射镜应为抛物面型,消除主视场上的球差。我们只需要将主反射镜的非球面系数(conic)设为-1即可。

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离散斑视图
  • 设置次反射镜(折叠反射镜)
    我们需要再添加一个反射镜将出射光路与入射光路分离,才能方便观察。

去除主反射镜厚度的边缘光线解,设置为-700。在主反射镜后插入一个表面,设置厚度为-100 ,并利用zemax的添加反射镜工具将其设置为反射镜,反射角为-90度。

因为有了坐标断点,这时候需要用3Dlayout来查看系结构。

analysis -> MTF -> FFT MTF
打开MTF视图可以看到主视场表现非常好。

在实际情况中次反射镜会遮挡一部分入射光线,而目前设计的结构中并没有遮挡。我们利用前面插入的第一个表面来实现遮挡。

将第一个表面的孔径类型设置为环形遮挡,半径为42 。


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设置遮挡

这时可以看到MTF视图里MTF函数大幅下降。

打开足迹图可以看到每个表面的光线分布
analysis -> miscellaneaneous -> footprint diagram
右键,surface 选为 3 (主反射镜),可以看到因为遮挡,有一部分光线没有到达反射镜:


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主反射镜光线分布

右键 surface 选为5(次反射镜),可以看到次反射镜上,主视场中间一部分被挡住了,边缘视场有一半被挡住了。

因为光路失去了对称性,为了准确观察实际光线分布,我们将主光线四周的视场都添加进去:


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重新设置视场
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次反射镜光线分布

可以看到,光线在X方向分布为27.5以内,Y方向分布在39以内。
所以我们将次反射镜的孔径设置为椭圆:


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次反射镜孔径

在3D视图中通过方向键左右旋转视图,可以看到次反射镜在第一个表面上的投影为圆形,直径为椭圆短轴27.5 。所以我们更改第一个表面的遮挡半径为28 。


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系统构建完成。

查看结果

  • MTF视图(右键显示衍射极限,主视场与其重合)


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  • 离散斑视图


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  • 系统结构


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  • 数头数据


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