Zemax光学设计：天线设计与像差校正

本文主要介绍了如何使用Zemax进行光学设计，特别是针对设计一接收用光学天线的要求，包括焦距、相对孔径、视场角和激光波长范围。同时，文章提到了像差校正的重点和初始结构的选择，并概述了Zemax在光学设计软件中的地位与其他软件的对比。 在设计光学天线时，我们需要考虑以下几个关键点： 1. **设计规格**：天线设计要求焦距f'为60mm，D/f'比例为1/1.2，视场角2w为±0.1°，工作波长在0.82-0.88um之间。这些参数定义了天线的基本光学特性，确保它能在特定范围内有效接收信号。 2. **光学特性与像差校正**：由于系统具有大相对孔径和小视场，可以选择望远物镜或照相物镜的形式。考虑到近红外工作波长和较小的波长带宽，设计应选用无色光学玻璃材料，减少片数以保证透过率。像差校正主要关注轴上点的单色像差和高级像差，色差预计不会成为主要问题。像质评价可依据弥散圆和MTF（调制传递函数）指标。 3. **初始结构选择**：设计初期，会根据特定的参数设置初始结构。这一步是优化过程的基础，确保系统能够满足设计要求。 4. **Zemax在光学设计中的应用**：Zemax是一款强大的光学设计软件，支持序列和非序列分析，适合于多种光学系统，如照相、光谱、空间光学、激光扫描等领域。它提供了丰富的分析图形和参数选择，可以生成加工图纸并与机械CAD软件交互。与CodeV和OSLO等其他软件相比，Zemax以其易用性和广泛的适用性而著称。 5. **光学设计软件对比**：CodeV以其全面的像质分析和专利库而知名，适合复杂光学系统设计；OSLO则以其用户导向的设计风格和高度灵活性受到青睐。Zemax的综合能力和照明系统的照度分析是其独特之处。 6. **其他光学设计工具**：除了成像光学设计软件，还有照明光学设计软件如ASAP和TracePro，以及光学薄膜设计软件TFCalc，这些工具在不同光学应用中扮演重要角色。 通过Zemax，设计师可以模拟光学性能，优化系统设计，进行像差分析和公差分析，确保最终产品能够满足严格的光学性能需求。在实际操作中，结合理论知识与Zemax的功能，可以实现高效精确的光学设计。