Zemax软件设计教程_3(长春光机所)
Zemax软件设计教程_3
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
在3D视图中设置选择所有组态，更新视图
在各组态中镜面及像面尺寸是不同的我们 可以使用“Maximum” solve令其固定
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对多个组态进行优化
打开优化函数编辑器MFE，首先建立默认优化函数
在Surface选项卡中 可以选择 HEXAGON.UDA
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在LDE中输入以下表面
将第6面反射镜表面设置为Irregular surface 并将semi-diameter 修改为 150mm
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这里为减小设计量做一些假定
只设计抛物面主镜，不考虑整个望远系统中的其他表面
每一块拼接镜是不可变形的 对于每块拼接镜将只设置X/Y方向的倾斜并不引入平移 整个镜面由19块拼接镜组成，我们需要手动输入这些参数，对于更多 数量的拼接镜可以使用ZPL宏语言进行编辑 拼接镜的位置使用decenter 参数关联 由Zemax生成模拟大气影响的随机像差
在第5面上设置position solve使3~5 面间距始终为2100
在第2面上设置glass solve为model 确认以下参数
设置反射镜厚度
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在多重结构中设置不同的decenter 来实现多片拼接镜 使用两个Coordinate Break 面分别恢复decenter和tilt
在这一部分我们将学习设置一个±5°的扫描镜 初始结构如图，参数如下：
5mm厚度N-BK7 在后表面设置f/5solve 通过优化前表面曲率及后 截距使RMS光斑最佳
ZEMAX光学设计软件操作说明详解_光学设计
ZEMAX光学设计软件操作说明详解_光学设计.txt9母爱是一滴甘露，亲吻干涸的泥土，它用细雨的温情，用钻石的坚毅，期待着闪着碎光的泥土的肥沃；母爱不是人生中的一个凝固点，而是一条流动的河，这条河造就了我们生命中美丽的情感之景。
ZEMAX光学设计软件操作说明详解介绍这一章对本手册的习惯用法和术语进行说明。
ZEMAX使用的大部分习惯用法和术语与光学行业都是一致的，但是还是有一些重要的不同点。
活动结构活动结构是指当前在镜头数据编辑器中显示的结构。
详见“多重结构”这一章。
角放大率像空间近轴主光线与物空间近轴主光线角度之比，角度的测量是以近轴入瞳和出瞳的位置为基准。
切迹切迹指系统入瞳处照明的均匀性。
默认情况下，入瞳处是照明均匀的。
然而，有时入瞳需要不均匀的照明。
为此，ZEMAX支持入瞳切迹，也就是入瞳振幅的变化。
有三种类型的切迹：均匀分布，高斯型分布和切线分布。
对每一种分布（均匀分布除外），切迹因素取决于入瞳处的振幅变化率。
在“系统菜单”这一章中有关于切迹类型和因子的讨论。
ZEMAX也支持用户定义切迹类型。
这可以用于任意表面。
表面的切迹不同于入瞳切迹，因为表面不需要放置在入瞳处。
对于表面切迹的更多信息，请参看“表面类型”这一章的“用户定义表面”这节。
后焦距ZEMAX对后焦距的定义是沿着Z轴的方向从最后一个玻璃面计算到与无限远物体共轭的近轴像面的距离。
如果没有玻璃面，后焦距就是从第一面到无限远物体共轭的近轴像面的距离。
基面基面（又称叫基点）指一些特殊的共轭位置，这些位置对应的物像平面具有特定的放大率。
基面包括主面，对应的物像面垂轴放大率为＋1；负主面，垂轴放大率为－1；节平面，对应于角放大率为+1；负节平面，角放大率为－1；焦平面，象空间焦平面放大率为0，物空间焦平面放大率为无穷大。
除焦平面外，所有的基面都对应一对共轭面。
比如，像空间主面与物空间主面相共轭，等等。
如果透镜系统物空间和像空间介质的折射率相同，那么节面与主面重合。
Zemax软件设计教程_2(长春光机所)
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在Detector Viewer中的setting里确认如下设置，得到探测器上的辐 照度分布
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将其和序列模式下的轴上Spot Diagram图进行对比， 可看出序列模式和非序列模式几何光线追迹的差别， 我们发现两者形式相同。
将Detector Viewer 设置为coherent irradiance.
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三、建立非序列模型
•所有object都是3D shell or solids； •每个object都在一个空间坐标系中定义了其特性； •需要定义光源的发光特性和位置，定义detector收集光线； •光线一直追迹，直到它遇到下列情况才终止： Nothing， 能量低于定义的阈值。 •计算时光学元件的相对位置由空间坐标确定；对同一元件，可同 时进行穿透、反射、吸收及散射的特性计算； •无法作优化,要进行公差分析必须实用macro； 这种情况下，可以对光线进行分光，散射，衍射，反射，折射。
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二、将序列转换为非序列
在对序列元件进行优化、分析、公差计算后，通常 会将序列元件转换为非序列元件，进行进一步的光机分析。例如杂散光分析。
ZEMAX提供了一个方便的转换工具： Tool>Miscellaneous>Convert to NSC Group
下一步，创建探测器，重复之前的步骤
Z position: 800 Material: Blank X Half Width: 150 Y Half Width: 150 # X Pixels: 150 # Y Pixels: 150 Color: 1
《Zemax教程》课件
二次开发与定制功能
二次开发接口
Zemax提供二次开发接口，允许用户开发定制功能和插件，扩展 软件的功能范围。
定制界面和工具栏
用户可以根据自己的需求，定制界面的布局和工具栏，以及添加自 定义的工具和按钮。
集成第三方软件
通过二次开发接口，用户可以将Zemax与其他软件集成，实现数 据共享和协同工作。
《Zemax教程》 PPT课件
目录
CONTENTS
• Zemax软件简介 • Zemax基础操作教程 • Zemax光学设计实例教程 • Zemax光学仿真与性能评估 • Zemax高级功能教程 • Zemax常见问题与解决方案
01 Zemax软件简介
软件背景与发展历程
创立背景
为了解决光学设计中的复杂问题 ，Zemax软件于1997年诞生。
移动对象
使用鼠标拖动对象。
旋转对象
使用鼠标中键拖动对象。
缩放对象
使用滚轮或“+”和“-”按钮进行缩放。
文件类型与管理
.zmx
Zemax设计文件，包含光学系统的 所有信息。
.zdl
Zemax数据文件，包含光学系统的一 部分信息。
文件类型与管理
• .zpl：Zemax脚本文件，用于自动化任务。
文件类型与管理
发展历程
经过多年的研发和改进，Zemax 已经成为业界广泛认可的光学设 计软件。
软件特点与优势
01
02
03
高效性能
Zemax提供了强大的计算 引擎，能够快速进行光学 性能分析和优化。
用户友好
软件界面直观，易于学习 和操作，降低了使用门槛 。
全面功能
Zemax提供了从光学系统 设计到分析评估的完整解 决方案。
光学设计软件zema中文教程
注：此版本ZEMAX中文说明由光学在线网友elf提供！目录第1章引第2章用户界面第3章约定和定义第4章教程教程1：单透镜教程2：双透镜教程3：牛顿望远镜教程4：带有非球面矫正器的施密特—卡塞格林系统教程5：多重结构配置的激光束扩大器教程6：折叠反射镜面和坐标断点教程7：消色差单透镜第5章文件菜单 (7)第6章编辑菜单 (14)第7章系统菜单 (31)第8章分析菜单 (44)§8.1 导言 (44)§8.2 外形图 (44)§8.3 特性曲线 (51)§8.4 点列图 (54)§8.5 调制传递函数MTF (58)§8.5.1 调制传递函数 (58)§8.5.2 离焦的MTF (60)§8.5.3 MTF曲面 (60)§8.5.4 MTF和视场的关系 (61)§8.5.5 几何传递函数 (62)§8.5.6 离焦的MTF (63)§8.6 点扩散函数（PSF） (64)§8.6.1 FFT点扩散函数 (64)§8.6.2 惠更斯点扩散函数 (67)§8.6.3 用FFT计算PSF横截面 (69)§8.7 波前 (70)§8.7.1 波前图 (70)§8.7.2 干涉图 (71)§8.8 均方根 (72)§8.8.1 作为视场函数的均方根 (72)§8.8.2 作为波长函数的RMS (73)§8.8.3 作为离焦量函数的均方根 (74)§8.9 包围圆能量 (75)§8.9.1 衍射法 (75)§8.9.2 几何法 (76)§8.9.3 线性/边缘响应 (77)§8.10 照度 (78)§8.10.1 相对照度 (78)§8.10.2 渐晕图 (79)§8.10.3 XY方向照度分布 (80)§8.10.4 二维面照度 (82)§8.11 像分析 (82)§8.11.1 几何像分析 (82)§8.11.2 衍射像分析 (87)§8.12 其他 (91)§8.12.1 场曲和畸变 (91)§8.12.2 网格畸变 (94)§8.12.3 光线痕迹图 (96)§8.12.4 万用图表 (97)§8.12.5 纵向像差 (98)§8.12.6 横向色差 (99)§8.12.7 Y-Y bar图 (99)§8.12.8 焦点色位移 (100)§8.12.9 色散图 (100)§§§§8.13 计算 (103)§8.13.1 光线追迹 (103)§8.13.2 塞得系数 (104)第九章工具菜单 (108)§9.1 优化 (108)§9.2 全局优化 (108)§9.3 锤形优化 (108)§9.4 消除所有变量 (108)§9.5 评价函数列表 (109)§9.6 公差 (109)§9.7 公差列表 (109)§9.8 公差汇总表 (109)§9.9 套样板 (109)§9.10 样板列表 (111)§9.11 玻璃库 (112)§9.12 镜头库 (112)§9.13 编辑镀膜文件 (114)§9.14 给所有的面添加膜层参数 (115)§9.15 镀膜列表 (115)§9.16 变换半口径为环形口径 (115)§9.17 变换半口径为浮动口径 (116)§9.18 将零件反向排列 (116)§9.19 镜头缩放 (116)§9.20 生成焦距 (117)§9.21 快速调焦 (117)§9.22 添另折叠反射镜 (117)§9.23 幻像发生器 (118)§9.24 系统复杂性测试 (120)§9.25 输出IGES文件 (120)第十章报告菜单 (124)§10.1 介绍 (124)§10.2 表面数据 (124)§10.3 系统数据 (125)§10.4 规格数据 (125)§10.5 Report Graphics 4/6 (126)第十一章宏指令菜单 (127)§11.1 编辑运行ZPL宏指令 (127)§11.2 更新宏指令列表 (127)§11.3 宏指令名 (127)第十二章扩展命令菜单 (128)§12.1 扩展命令 (128)§12.2 更新扩展命令列表 (128)§12.3 扩展命令名 (128)第十三章表面类型 (130)§13.1 简介 (130)§13.2 参数数据 (130)§13.3 特别数据 (131)§13.4 表面类型概要 (131)§13.4.1 用户自定义表面 (131)§13.4.2 内含表面 (132)§13.5 标准面 (136)§13.6 偶次非球面 (136)§13.7 奇次非球面 (137)§13.8 近轴表面 (138)§13.9 近轴X-Y表面 (138)§13.10 环形表面 (139)§13.11 双圆锥表面 (139)§13.12 环形光栅面 (140)§13.13 立方样条表面 (141)§13.14 Ⅰ型全息表面 (142)§13.15 Ⅱ型全息表面 (143)§13.16 坐标断点表面 (143)§13.17 多项式表面 (145)§13.18 菲涅耳表面 (145)§13.19 ABCD矩阵 (146)§13.20 另类面 (146)§13.21 衍射光栅表面 (147)§13.22 共轭面 (148)§13.23 倾斜表面 (149)§13.24 不规则表面 (149)§13.25 梯度折射率1表面 (150)§13.26 梯度折射率2表面 (152)§13.27 梯度折射率3表面 (152)§13.28 梯度折射率4表面 (153)§13.29 梯度折射率5表面 (154)§13.30 梯度折射率6表面 (155)§13.31 梯度折射率7表面 (156)§13.32 梯度折射率表面Gradium TM (157)§13.33 梯度折射率9表面 (160)§13.34 梯度折射率10表面 (161)§13.35泽尼克边缘矢高表面 (162)第十五章非序列元件 (162)第十七章优化 (228)第十八章全局优化 (290)第十九章公差规定 (298)第二十章多重结构 (338)第二十一章玻璃目录的使用 (345)第二十二章热分析 (363)第二十三章偏振分析 (373)第二十四章ZEMAX程序设计语言 (390)第二十五章ZEMAX扩展 (478)第五章文件菜单新建（New）目的：清除当前的镜头数据。
ZEMAX培训教程
ZEMAX培训教程Zemax是一款广泛用于光学设计和仿真的软件工具，可以帮助光学工程师和设计师在光学系统的设计过程中进行建模、优化和分析。
对于那些初次接触Zemax的用户来说，一个系统完整的培训教程是非常重要的。
本文将详细介绍Zemax的基本功能和操作流程，以帮助初学者快速上手并开始使用Zemax进行光学设计。
首先，我们来了解一下Zemax的基本概念和术语。
Zemax使用术语束源、光学元件、检测功率等来描述光学系统。
束源是输入到光学系统中的光束，可以是平行光束、点源光束或者成角度分布的光束。
光学元件则是光学系统中的各种元件，比如透镜、棱镜和反射镜等。
检测功率是用于测量光学系统输出光束的参数，比如点扩散函数（PSF）或横截面。
在使用Zemax进行光学设计之前，需要先了解一下Zemax的界面和基本操作。
首先，打开Zemax软件后，会看到一个包含菜单栏、工具栏和图形区域的界面。
菜单栏包含了各种菜单选项，可以通过点击菜单选项来执行相应的操作。
工具栏则包含了常用的工具按钮，可以通过点击按钮来执行相应的操作。
图形区域则用于显示光学系统的模型和仿真结果。
在完成光学系统的建模后，可以进行光学系统的模拟和分析。
Zemax提供了丰富的仿真功能，可以计算和显示光学系统的各项性能指标。
比如，可以计算光学系统的传输矩阵、MTF曲线和PSF图像等。
可以通过菜单选项或者工具按钮来执行相应的仿真操作，并在图形区域中显示仿真结果。
在进行光学系统的优化时，可以使用Zemax提供的优化功能来寻找最佳的设计参数。
可以选择不同的优化算法，并设置一些优化的参数。
Zemax会自动调整光学元件的参数，并计算和显示优化结果。
可以通过菜单选项或者工具按钮来执行相应的优化操作，并在图形区域中显示优化结果。
除了基本的建模、仿真和优化功能，Zemax还提供了一些高级功能和扩展模块，可以进一步扩展和增强其功能。
比如，可以使用ZOSAPI接口来开发自定义应用程序，并与其他软件进行集成。
ZEMAX3
- 1 –好的设计取决于你的知识和经验，而不是Zemax 这样的工具，好的镜头出自你的头脑。
——道冲/charlietian /charlietian11Zemax 初学者教程（光学设计）习作三：牛顿望远镜你将学到：使用mirrors，conic constants，coordinate breaks，three dimensional layouts，obscurations。
牛顿望远镜是最简单的矫正所有on-axis aberrations 的望远镜。
牛顿望远镜是利用一个简单的parabolic mirror 完美地矫正所有order 的spherical aberration，因为我们只在optical axis 上使用，除spherical aberration 外并没有其它的aberration。
假想要设计一个1000mm F/5的望远镜，我们需要一个具有2000mm 的curvature 及200mm 的aperture。
在surface 1即STO 上的curvature 项中键入-2000 mm，负号表示对object 而言，其曲面为concave，即曲面对发光源而言是内弯的。
在thickness 项中键入-1000，负路表示光线没有透过mirror 而是反射回来，在Glass 项中键入MIRROR。
- 2 –好的设计取决于你的知识和经验，而不是Zemax 这样的工具，好的镜头出自你的头脑。
——道冲/charlietian /charlietian11最后在System 的General 项中的aperture 中键入200。
Wavelength 选用0.550；- 3 –好的设计取决于你的知识和经验，而不是Zemax 这样的工具，好的镜头出自你的头脑。
——道冲/charlietian /charlietian11field angel 则为0。
现在看看spot diagram，你会看到一个77.6 microns RMS 的spotdiagram。
zemax基本操作流程
zemax基本操作流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!Zemax 是一款常用的光学设计软件，以下是基本操作流程：1. 新建项目：打开 Zemax 软件，选择“新建”创建一个新的项目。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
在3D layout中选 择5条Y轴光线
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改变通光孔径 ZEMAX中默认的通光孔径为圆形，这里需设置10×10的矩形通光孔径 在第2及第6面上进行如下更改
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在第4表面进行如下修改
更新3D视图
在第5面上设置position solve使3~5 面间距始终为2100
在第2面上设置glass solve为model 确认以下参数
设置反射镜厚度
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在多重结构中设置不同的decenter 来实现多片拼接镜 使用两个Coordinate Break 面分别恢复decenter和tilt
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在LDE中添加一个表面，如图并设置 pick-up solve
因为zemax中规定光线只能通过表面1次（无论反射或者折射） 为了设计从底部反射镜反射回来的光束，我们需要再次定义分束棱镜
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设置离轴拼接镜Y=270mm X=0 插入一个组态，确认以下参数 轴外镜Z向位置坐标可由decenter 值、反射镜曲率、conic系数来计算 我们可以利用ZEMAX中提供SSAG 操作数计算 打开MFE在CONF2中插入SSAG 并利用CONS和SUMM来计算
在Surface选项卡中 可以选择 HEXAGON.UDA
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在LDE中输入以下表面
将第6面反射镜表面设置为Irregular surface 并将semi-diameter 修改为 150mm
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进行优化使三个组态下RMS光斑最佳
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通常扫描镜并不是完全以它的顶点旋转，例如扫描镜为一个多面 体时，扫描镜为绕在其表面后某位置的一点旋转。 我们需要将旋转中心点设置到整个扫描镜的中心位置
polygon.ZMX
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ZEMAX光学软件培训课程 (第三讲)
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
CIOMP.CAS
主要内容
一、分光棱镜 二、扫描光学系统 三、主动光学望远镜 四、衍射元件设计 五、变焦距系统设计 六、如何建立自己的评价函数
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一、分光棱镜
在这一部分，我们将练习以下内容： 在序列模式下用多重结构建立分束棱镜 在光路图及分析窗口中同时追迹透射/反射光线 计算透射光束及反射光束的光功率
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这里为减小设计量做一些假定 只设计抛物面主镜，不考虑整个望远系统中的其他表面 每一块拼接镜是不可变形的 对于每块拼接镜将只设置X/Y方向的倾斜并不引入平移 整个镜面由19块拼接镜组成，我们需要手动输入这些参数，对于更多 数量的拼接镜可以使用ZPL宏语言进行编辑 拼接镜的位置使用decenter 参数关联 由Zemax生成模拟大气影响的随机像差
使用Add Fold Mirror工具后 Zemax将选择的表面设置为MIRROR 添加两个coordinate break 自动修改thickness的符号
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galvanometer.ZMX
直接将coordinate break中的倾 斜参数改成50并不能满足我们的 需求，如图。改成50后整个后续 的表面都将倾斜
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将第1及第5面设置为不显示
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参考位置关系图计算组态3中镜片的X/Y Decenter 我们利用pickup来实现
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使用pickup修改第8、10、12面的孔径参数
修改膜层信息
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更新3D视图
在Settings中选择显示所有组态
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在组态1中Surfaces 7-12应当是不用显示的，我们可以使用IGNR (ignore surface)操作数来实现
透射部分这样就完成了
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分析膜层引起的光强度的变化，使用偏振光线追迹 Analysis > Polarization >Polarization Ray Trace
Polarization Ray Trace中 解释了镀AR表面、50/50分束表面， 及BK7材料吸收引起的光强度衰减
更新3D视图
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通过点击Clone复制一个 Polarization Ray Trace窗 口
在两个窗口中选择不同 的组态
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中国科学院长春光学精密机械与物光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
指标要求： 设计一个偏振不相关的50/50分光 棱镜； 材料为BK7玻璃，镀有MgF2； 50/50为理想膜层，不受偏振、波 长、入射角影响
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打开ZEMAX，输入以下系统参数： System unit to mm Wavelength to 550um Set one field with values X=0 and Y=0 Set system aperture as Entrance Pupil Diameter of 15mm
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初始结构设计 修改以下系统参数： System unit to mm Wavelength to 550um Set one field with values X=0 and Y=0 Set system aperture type to Float by Stop Size Turn Ray-Aiming on (System > General > Ray-Aiming) 我们需要在多重组态中，每个组态设计为一个拼接镜 六边形反射镜为系统光阑其形状由user-defined surface aperture (UDA) 利用将STOP的偏心量X/Y设置为多重的来实现多片拼接镜 设置一个玻璃窗口改变它的矢高产生模拟像差
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在第7面上设置tilt pickup，在第8面上设置decenter pickup
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打开多重结构编辑器MCE 使用PRAM设置surface #4的 XY tilt 和decenter 使用THIC操作数修改不同镜片在Z向上的位置
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设置扫描镜我们可以使用Tilt/Decenter Elements 工具 Tools > Miscellaneous > Tilt/Decenter Elements
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设置多重结构 打开多重结构编辑器插入三个组态 使用PRAM操作数设置三个扫描角度
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离轴拼接镜相对轴上镜的坐标发生了改变如下图 注意Z向的位置
Adaptive optics final.zmx
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输入六边形的自定义孔径，打开记事本程序输入以下字符
POL x_center y_center radius number_of_side(6) rotation_about_its_center(zero) 保存为HEXAGON.UDA放在ZEMAX/Objects 文件夹下
在LDE中输入以上表面数据
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Beam splitter cube.zmx
将第三个表面绕X轴倾斜-45° Tools > Miscellaneous > Tilt/Decenter Elements
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设计参数： Mirror sag shape = parabolic (conic =-1) Radius of curvature = -4000 mm ; focal length = -2000mm Shape of the segment = Hexagon Semi-diameter of each segment = 150mm
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设置反射部分 打开多重结构编辑器Multi-Configuration Editor 添加一个组态 插入操作数PRAM
在组态2上设置pick-up solve，令factor为-1
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更改第4表面的参数 将其作为反射面，如上图
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