1、三种优化方法
zemax的三种优化方法中,局部优化会找到局部的极小值点,全局优化会找到整体的最小值点。
锤形优化适用于先用全局优化找到大概值后,进一步完善光学系统
对于评价函数单调或者局部最小值就是全局最小值的情况,使用局部优化和全局优化的结果是类似的。
局部优化依赖于初始值也就是起点的数值。
2、评价函数
也就是目标函数。
zemax提供了300多操作数来描述和使用评价函数
每个评价函数的操作数有四个参数:
目标、权重、当前值、贡献
操作数的权重直接影响着操作的贡献量,贡献百分比越大,优化时越重要。
系统自带的操作数对于简单的光学系统来说足够了,更复杂的系统需要自定义输入操作数
建立一个简单光路:
此时系统的光路图如图所示:
打开评价函数编辑器:
在优化向导中,我们可以使用系统自带的评价函数,此时只需要描述我们想要的效果,就会自动生成评价函数。比如:
软件提供常用的三种优化目标:波前优化、光斑半径优化、角半径优化
一般使用RMS均方根算法
质心:光束在像面上形成的光斑的中心,不管主光线是否是光束中心。
主光线:经过光学系统孔径光阑的中心的光线。
下面分别介绍集中优化目标:
(1)波前优化:
以优化光线的光程差为目标,根据等光程原理,平行光在像空间聚焦在一点时,光程相等。
由于实际光学系统的问题,成像面上出现各类像差,并不汇聚在一点,光程不等
这种优化方式就是尽量调整使得光线到达像平面上像点时光程相等
适用于小像差的光学系统
如下:
执行优化:
此时光线汇聚在一点处:
(2)光斑尺寸优化
优化物方市场光束在像面上的光斑最小
优化的模式必须是聚焦
使用广泛
有四种光斑的优化目标:
综合光斑:物点所有光束成像到像面上像点的大小,包含了所有像差的影响
X和Y方向的光斑:适用于有特定光斑要求的系统,或者X、Y轴分别汇聚在不同的位置
类似的XY光扇光斑
(3)角谱半径优化
优化物方视场光束到像空间时边缘光纤和主光线中的角度
这种需要用在无焦模式,也就是最终目的是出射光线平行传播
使用无焦模式时点选图中的无焦像空间即可