ZEMAX非序列光学系统优化策略与方法详解
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更新于2024-07-22
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在ZEMAX这款强大的光学设计软件中,优化非序列光学系统是一个关键任务,特别是在处理自由形式反射镜或需要提高性能指标如LED亮度的复杂设计时。本文针对初学者介绍了优化非序列光学系统的一些核心策略和技巧。
首先,优化的核心是通过调整设计参数(变量)来降低merit function的值,这是一个评估设计性能的关键指标。为了减少因像素化探测器造成的量化影响,建议在所有merit function计算中使用像素插值,这样可以更准确地反映实际探测效果,而不是依赖于单个像素的数据。利用诸如RMS spot size、RMS angular width和angular centroid等全局统计数据,代替局部像素数据,这种方法被称为“Moment of Illumination”,因为它平滑了优化过程,使得优化更加稳健。
在优化方法的选择上,推荐的步骤包括:
1. 使用正交下降优化法(Orthogonal Descent optimizer)作为初始阶段,它通常能快速收敛,尽管可能牺牲一些优化精度。正交下降法利用变量间的正交性来指导优化,适合于解决非连续 merit function带来的挑战。
2. 随后,可以引入阻尼最小二乘法(Damped Least Squares,DLS)和锤优化器(Hammer optimizers)来进一步精细化结果。DLS利用数值方法寻找最优方向,但在非序列系统中由于探测器像素化导致的 merit function不连续性,可能会使梯度法失效。因此,在纯非序列优化中,DLS不如正交下降法适用。
3. 当优化一个具体例子时,如提升LED亮度,通过调整参数将设计从23Cd优化至>250Cd,展示了优化的实际应用。然而,需要注意的是,每个设计的具体特性可能需要不同的优化策略。
总结来说,优化非序列光学系统在ZEMAX中需要巧妙地处理连续性和非连续性问题,结合适当的优化算法和全局统计数据,以确保找到最佳设计解决方案。对于初学者而言,理解这些原则和方法对于提高设计效率和优化结果至关重要。
2011-06-05 上传
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