技術摘記

1999-07-30 光學系統設計(Zemax初學手冊)

建立於 2010-12-13, 週一

 

●習作六:fold mirrors和coordinate breaks

你將學到:瞭解coordinate breaks, sign conventions在調整傾斜度,或改變系統中心的作用和如何裝置fold mirrors等,本習作的大部分技巧在”Add Fold Mirror”工具中可自動執行,然而瞭解實際的操作內容和細節,才是本習作的目的。

在習作3時或許你已學會如何設計Newtonian望遠鏡,其中已經有coordinate breaks的操作,以及光在經過mirror反射後thickness虛設定為負值,和coordinate breaks需伴隨著一對使用,而把要的fold mirror如三明治般地夾在其中。本習作將教你如何在一個簡單的converging beam中manually加入fold mirrors,而不使用Tools中的”Add Fold Mirror”功能。

叫出LDE,把STO的surface type改為paraxial,thickness定為100,這時對paraxial lens的default focal length值,然後從System, General,中把aperture設為20,即產生一個F/5的lens。完畢後看看3D layout,一個簡單的paraxial lens所造成converging beam的光學系統已完成。假設我們要把輸出的convergingbeam導向上,怎麼作呢?那就是加入一個fold mirror,先假定此fold mirror為45°oriented且具paraxial lens為30mm。總共需要3個鏡片。一個為coordinate break把coordinate system轉45°,然後一個mirror來反射光線,最後再一個coordinate break把反射後的beam給轉45°這是很重要的一點,共要3個surface來裝置一個fold mirror。coordinate breaks本身沒什麼作用,只是把入射光和輸出光作同樣的傾斜或改變中心座標的動作而已。在imaging surface前面出入3個lens,把surface 1的thickness定為30,在surface 3的glass fold mirror尚未titled,所以系統會在paraxial lens的左邊40mm處focus。更改surface 2及4的surface type為Coordinate Brek,回到LDE往右一,在surface 4的第3個parameter column中期heading上頭標示為”Title About X”。在此項中按兩下,選”Pick Up”,且設定”From Surface”為2,”Scale Factor”為1.0,這代表surface 4的coordinate break動作會跟surface 2的一樣。移由標到surface 2的”title about x”項中,鍵入45,Update layout你會看到如Figure E6-1的圖。注意到coordinate break的thickness為0,表示mirror和coordinate break surface是重合的。應該注意的是,mirror本身並沒有轉,轉的是入射前合入射後的座標系統,在反射後除了轉45°外,並且移了-70units去focus,所有的tilt或decenter動作總是在光線跑,即thickness之前完成。現在再裝第二個fold mirror,同樣在imagine surface前面插入3個surface,把surface 4的thickness從-70改為-30,在surface 5的tilt about x項鍵入-45,目的是在把光的進行方向還原到平行於原始入射方向,而surface 7的tilt about x項一樣選擇pick up from surface 5且scale factor定為1。

Update 3D layout,則呈現如Figure E6-2的圖,如我們期待的,+45和-45互相抵消,輸出光平行於入射光,又要改變兩組的coordinate breaks的參數,只要改變surface 2及5即可。因為surface 4及7會各別依隨他們變動而變動。

 

 

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