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Zemax-光学系统设计经验(1)---优化函数的使用

 ab83s 2012-05-08

 使用Zemax设计光学系统,基本上就是根据设计要求,给出初始设计,然后优化系统。初始设计需要对光学有系统的学习,需要长期的经验,不同的领域有不同的要求,初始设计会大不相同,zemax不会给你太多的帮助。Zemax的精髓是能计算出光路图,然后使用operand(优化函数)优化各项光学参数。 
 
1.    default merit function,当属最有用的优化函数,配合EFFL(有效焦距)使用,基本可以设计大部分光学系统。可以使用RMS spot radius and rms wavefront error。另外设置好变量。Zemax会自动生成优化系数(weight). 函数行的量取决于波长数,场(field)数,也决定了计算的快慢。 
2.    自己设计优化函数。第一步,需要知道你的优化目标:焦距,abberation,耦合效率。设置好constraints.  
设计的constraints: 
Lens size, cost; edge and center thickeness; minimum number of lens; simple design; cheap 
 
举例来讲,耦合效率。 有两个最有用的函数:FICL, POPD. 前者快,后者慢,但后者对大多数系统要准确一些。读一下manual,你会知道你要设置什么参数。优化目标是1,weight 是1. 要知道在哪个surface上,还有在什么wavelength, field, 最重要的是什么优化数据,可以是耦合效率,也可以是beam size。如果都要考虑,可以设置新的POPD函数,设置好优化系数(weight). Zemax.com有例子,改一下merit function就可以了。 
http://www./kb/articles/26/1/How-to-Model-Coupling-Between-Single-Mode-Fibers/Page1.html 
有些有用的优化函数: 
加减乘除:SUMM, DIFF, PROD,DIVI 
镜头数据:MXCG, MNCG,   CTGT, MNCT,  
 
 
变量的设置也很有讲究,越多越靠近理想目标,但是降低速度和提高坏设计的几率. 
 
几点经验: 
1.    尽可能 use solve, instead of 变量 
2.    尽可能 use default merit function 
3.    理解constraints 
4.    理解和使用symmetry  
5.    去掉无用的变量. 
6.    知道怎么去改变设计。 
7.    经常使用:hammer 优化 
8.    多参考以前的设计,尤其是专利和镜头数据库。

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