光学设计.doc

摘要在现在科学技术中,以典型精密仪器透镜、反射镜、棱镜等及其组合为关键部分的大口径光电系统的应用越来越广泛。如:天文、空间望远镜;地基空间目标探测与识别;激光气传输、惯性约束聚变装置等等。作为光学领域代表的望远镜已经从单一的天文观测设备,发展为在众多领域应用广泛的系统化装置。并且根据相关文献显示,新发现、新技术地不断涌现使得望远镜系统的发展远没有达到尽头。光学系统设计就是了解物理光学现象产生的条件;观察实验现象,将书本知识形象化,具体化,启迪思维,激发创造力的过程;在不考虑衍射效应的情况下,通过测量光学参数,掌握基本光学实验技术和技巧,根据使用条件,来决定满足使用要求的各种数据,决定光学系统的性能参数、外形尺寸和各光组的结构等参数。即根据高斯公式、牛顿公式等公式对望远镜的外型尺寸等各参数的基本计算、像差的设计以及转像系统的设计,设计符合课程要求的开普勒式望远镜。对于实际的光学系统来说,它的成像往往是非完善成像,对于怎样来判断一个光学系统的性能的优劣,是光学设计中遇到的一个重要问题。在当前计算机辅助科研、教学的迅猛发展过程中,计算机辅助光学系统设计已成为光学设计不可缺少的一种重要手段。其中,由美国焦点软件公司所发展出的光学设计软件ZEMAX,可做光学组件设计与照明系统的照度分析,也可建立反射,折射,绕射等光学模型,并结合优化,公差等分析功能,是套可以运算Sequential及Non-Sequential的软件。其主要特色有分析:提供多功能的分析图形,对话窗式的参数选择,方便分析,且可将分析图形存成图文件,例如:*.BMP,*.JPG...等,也可存成文字文件*.txt;优化:表栏式meritfunction参数输入,对话窗式预设meritfunction参数,方便使用者定义,且多种优化方式供使用者使用;公差分析:表栏式Tolerance参数输入和对话窗式预设Tolerance参数,方便使用者定义;报表输出:多种图形报表输出,可将结果存成图文件及文字文件。本文主要是望远物镜的双单物镜设计,根据要求计算出相关参数,再用ZEMAX进行优化。关键词:望远镜双单物镜ZEMAX目录绪论………………………………………………………第一章望远镜概述………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………第二章双单望远物镜的简介……………………………………第三章初始结构参数计算………………………………………第四章ZEMAX仿真优化…………………………………………………………………………………………………………………………第五章像差分析……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………第六章心得体会…………………………………………………参考文献……………………………………………………………绪论光学是研究光的行为和性质,以及光和物质相互作用的物理学科。光是一种电磁波,在物理学中,电磁波由电动力学中的麦克斯韦方程组描述;同时,光具有波粒二象性,需要用量子力学表达。光的本性也是光学研究的重要课题。微粒说把光看成是由微粒组成,认为这些微粒按力学规律沿直线飞行,因此光具有直线传播的性质。我们通常把光学分成几何光学、物理光学和量子光学。几何光学是从几个由实验得来的基本原理出发,来研究光的传播问题的学科。它利用光线的概念、折射、反射定律来描述光在各种媒质中传播的途径,它得出的结果通常总是波动光学在某些条件下的近似或极限。物理光学是从光的波动性出发来研究光在传播过程中所发生的现象的学科,所以也称为波动光学。它可以比较方便的研究光的干涉、光的衍射、光的偏振,以及光在各向异性的媒质中传插时所表现出的现象。波动光学的基础就是经典电动力学的麦克斯韦方程组。波动光学不详论介电常数和磁导率与物质结构的关系,而侧重于解释光波的表现规律。波动光学可以解释光在散射媒质和各向异性媒质中传播时现象,以及光在媒质界面附近的表现;也能解释色散现象和各种媒质中压力、温度、声场、电场和磁场对光的现象的影响。量子光学1900年普朗克在研究黑体辐射时,为了从理论上推导出得到的与实际相符甚好的经验公式,他大胆地提出了与经典概念迥然不同的假设,即“组成黑体的振子的能量不能连续变化,只能取一份份的分立值”。光学是由许多与物理学紧密联系的分支学科组成;由于它有广泛的应用,所以还有一系列应用背景较强的分支学科也属于光学范围。所以光学是一个相当有用的学科。本次设计采用ZEMAX光学设计软件。ZEMAX是一个用来模拟、分析和辅助设计光学系统的程序。ZEMAX的界面设