ZEMAX光学实验--非序列系统

在光学设计领域，ZEMAX是一款广泛使用的软件，它能够帮助设计者构建和分析复杂的光学系统。本实验主要探讨的是ZEMAX中的非序列系统设计，这是一个与传统的序列系统设计不同的概念，适用于处理非定向光或者光线传播路径不连续的问题。 非序列系统设计的核心在于考虑光线如何在不同形状和材质的光学元件之间自由传播，而不是按照固定的顺序经过每个元件。在实验中，我们首先创建了一个抛物面反射镜，目的是将细丝光源发出的光准直。抛物面反射镜的材料设定为镜面，半径为100单位，具有-1的锥度系数，以形成抛物线形状，最大和最小开口分别为150和20单位。 接着，设立了一个细丝光源，其半径为5单位，长度为20，并且设置了10圈，每圈间隔2mm，放置在抛物面反射镜的焦距50mm处。为了观察光路，配置了布局光线和分析光线的数量。 在调整光源的位置以使其位于系统中心后，放置了一个探测器，用于捕捉经过光学系统的光线分布。探测器设置在800单位的Z位置，具有150x150的探测区域，并且选择了反色显示。 随后，添加了一个平凸透镜，其前表面对象距离为3单位，材料设为N-BK7，具有300单位的曲率半径，以及150单位的清晰直径。透镜厚度为70单位，两侧均有相同参数。放置第二个探测器，以查看经过透镜后的光线分布。 进一步，引入了一个矩形光管，由亚克力材料制成，尺寸为70x70x2000单位，用于收集和传输光线。放置第三个探测器，材料为吸收体，用于捕获最终的光分布。 在实验过程中，不断调整探测器的位置和参数，以优化光路和图像质量。通过改变探测器3的Z值到2010mm，可以得到更为理想的光学追迹结果。最终，通过3D Layout和Shaded Model的显示，我们可以直观地看到整个系统的光学性能。 总结来说，本实验旨在掌握非序列系统设计的基本流程，包括光源、反射镜、透镜和探测器的设置与调整。通过对参数的控制和实验步骤的理解，设计者能够更好地理解和优化非定向光的传播路径，以满足特定光学需求。这种能力对于设计如激光传输、光纤通信、照明系统等复杂光学系统至关重要。