利用Zemax光学设计软件与自编计算机辅助装调软件,实现了对大口径、长焦距、无中心遮拦离轴三反射镜光学系统的装调。通过Zemax软件vwin
光学系统的失调模式,得到整个光学系统的波前像差,把波前像差代入到自编的复杂光学系统计算机辅助装调软件中,计算出光学系统的失调量,与引入的失调量对比,证明了其正确性。
在实际的装调过程中,用小型球面干涉仪分别收集3个视场的干涉图,得到失调光学系统的失调量,用 Zemax软件验证失调量数据的正确性,从而指导装调。按此方法,在波长λ= 632.8nm时,得到离轴三反射镜光学系统的全视场波像差RMS值为0.108λ。该方法也可以运用到其他光学系统中。
1 引言
近年来,无论是航天相机还是光学刻蚀系统,都变得越来越复杂,精度要求也非常高,因此成功的装调已成为一个关键性问题。
2 用光学设计软件Zemax和装调优化软件进行数值比较
本文利用 Zemax光学设计软件对大口径、长焦距、无中心遮拦的离轴三反射镜的失调进行模拟,证明了此方法的可行性与正确性。在此基础上对实际三反射镜光学系统进行了装调,装调的结果达到了系统的要求。光学系统如图1所示。
图1.非球面离轴三反射镜光学系统设计示意图
首先,用光学设计软件Zemax进行数值模拟,以证实可以用其进行光学系统的装调。用光学设计软件,给定某些失调量,算出波像差,用此结果来代替实际装调过程中干涉测量的波前误差数据。然后,再把这些波前误差量代入到自编的软件中,进行验证。将失调量引入到离轴三反射镜系统的设计值中,为了使实际装调的量不要过多,尽量地减少要调整的量。
在此实验中,主镜可固定不动,作基准,只调整次镜与三镜的偏心、扭摆和俯仰。偏心的单位是mm,由于一个光学系统是经过粗装调以后才进行精密装调,所以在失调量的取值上都是很小的。所用装调工具的装调精度满足装调的要求,角度定位精度为2″,位移定位精度为0.01mm。
通过Zemax光学设计软件和自编的一套计算机辅助装调软件相结合,将引入的失调量和自编程序的计算结果进行了比对。
图2.自准干涉检验示意图
图4.最终装调的干涉图
4 结论
计算机辅助装调也是一项系统工程,其中涉及到光学设计参数,框架支撑结构的变形,光学镜面受应力变形,还有实验环境等诸多方面。在计算机辅助装调中,这些方面基本都给予考虑。光学设计软件Zemax在该系统的装调中起到了重要作用,也同样适用于同轴光学系统。
审核编辑:刘清
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原文标题:Zemax软件在离轴三反射镜系统计算机辅助装调中的应用
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