作為實(shí)際演示案例，讓我們使用與之前相同的規(guī)格對(duì)雙凸透鏡進(jìn)行建模：
●通光孔徑：25.85 mm
●半徑：111.9837 mm [注：半徑在 Zygo 生成的XXX.DAT數(shù)據(jù)文件中標(biāo)明]
●峰谷波前誤差：0.433 waves，RMS 波前誤差：0.084 waves，測(cè)試波長(zhǎng) 632.8 nm
為了驗(yàn)證我們可以附加 OpticStudio 生成的 YYY.DAT 文件至鏡頭的前表面，并針對(duì)鏡頭后表面使用倒置和翻轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)文件，我們創(chuàng)建了一個(gè)鏡頭系統(tǒng)。鏡頭中名義雙凸透鏡與導(dǎo)入數(shù)據(jù)透鏡一起完美地聚焦準(zhǔn)直入射光束，而不會(huì)產(chǎn)生殘余波前誤差。我們使用多重結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其中第一個(gè)結(jié)構(gòu)包含名義雙凸透鏡，而第二個(gè)結(jié)構(gòu)添加了干涉測(cè)量結(jié)果。
與以前類似，光圈類型設(shè)置為按光闌尺寸浮動(dòng)，但光闌表面是具有 25.85 mm半直徑的虛擬表面，位于雙凸透鏡前 5 mm處。
在測(cè)試的雙凸透鏡基礎(chǔ)上，使用透鏡曲率半徑和后表面圓錐系數(shù)優(yōu)化名義結(jié)構(gòu) RMS 波前誤差，名義結(jié)構(gòu)的波前誤差基本上為 0（RMS 波前誤差：0.0001 waves）。
導(dǎo)入后數(shù)據(jù)，OpticsStudio 生成了 YYY.DAT 文件導(dǎo)入到鏡頭的前表面，并將翻轉(zhuǎn)和倒置的數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入到鏡頭的背面，即多重結(jié)構(gòu) OpticStudio 模型，如下所示。
我們可以在 Surface Sag 圖中驗(yàn)證透鏡的形狀。正如預(yù)期的那樣，與前表面相比，后表面的形狀是完全相反的 (Z 軸方向相同)，這意味著局部特征是相反的。這顯示了與 OpticStudio 中的半徑符號(hào)規(guī)約相同的行為。
與前一種情況相比，在這種情況下，波前映射分析也只能用作定性檢查，因?yàn)榇_切的波前誤差值也取決于透鏡的厚度和光線入射角。正如預(yù)期的那樣，在這種情況下，波前映射在中心顯示一個(gè)峰值，類似于本文凸面鏡部分中顯示的 Zygo 測(cè)量，因?yàn)閮烧叨佳赝环较蛴^察波前，從物面到像面。
根據(jù)這個(gè)雙凸透鏡的實(shí)驗(yàn)，我們可以得出結(jié)論，OpticStudio 生成的 YYY.DAT 數(shù)據(jù)文件可以直接貼在鏡頭的前表面，而倒置和翻轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)文件可以用于鏡頭的后表面。定性結(jié)果與測(cè)得的 Zygo 數(shù)據(jù)非常吻合。
接下來(lái)，讓我們使用帶有凹面鏡的雙通系統(tǒng)，規(guī)格如下：
●通光孔徑：21.1 mm
●半徑：78.587 mm [注意：半徑在 Zygo 生成的XXX.DAT數(shù)據(jù)文件中標(biāo)明]
下圖顯示了孔徑為 42.2 mm 的凹面的 Zygo 干涉圖。根據(jù)干涉測(cè)量結(jié)果，峰谷波前誤差等于 0.306 waves，RMS 波前誤差等于 0.063 waves，測(cè)試波長(zhǎng) 632.8 nm。
在文件轉(zhuǎn)換階段，必須注意文件命名法，以防止出現(xiàn) OpticStudio YYY.DAT 文件覆蓋原始內(nèi)部 Zygo XXX.DAT文件。與凸面情況一致，測(cè)得的干涉圖可以導(dǎo)出為 .INT 文件，使用 INT Grid to OpticStudio DAT 轉(zhuǎn)換器工具可以轉(zhuǎn)換為兼容的 OpticStudio 文件 .DAT 文件。在轉(zhuǎn)換文件格式工具中，我們可以從 Zygo 中選擇 XXX.INT 文件，定義孔徑直徑 (在本例中為 42.2 毫米)，然后將 .DAT 文件可以直接導(dǎo)入到 Opticstudio 中的網(wǎng)格矢高表面。?
文件轉(zhuǎn)換后，我們可以像凸透鏡一樣設(shè)置一個(gè)雙通系統(tǒng)，以驗(yàn)證是否可以附加生成的 YYY.DAT 文件直接到相反的表面。同樣，為了準(zhǔn)確模擬 Zygo 干涉測(cè)量，我們?cè)谠O(shè)置中使用近軸透鏡來(lái)折射準(zhǔn)直入射光束，使所有光線都正入射到鏡面。
與凸面鏡一樣，Aperture Type 設(shè)置為 Float By Stop Size，并且 STOP 位于反射面上。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，鏡面半直徑設(shè)置為 21.1 mm，其曲率半徑設(shè)置為 -78.587 mm，波長(zhǎng)設(shè)置為 632.8 nm 測(cè)量波長(zhǎng)。
在這種情況下，我們使用厚度和焦距為 100 mm 的近軸表面來(lái)模擬透射球和凹面鏡前的中間焦點(diǎn)。從中間焦點(diǎn)到鏡子的厚度等于鏡子的曲率半徑以確保正入射。
最后，在網(wǎng)格矢高凹面鏡周圍使用一對(duì)坐標(biāo)中斷，并將 Tilt About Z 參數(shù)設(shè)置為 180 度，以考慮表面的正確方向。此時(shí)，通過(guò)干涉測(cè)量法對(duì)凹面進(jìn)行測(cè)量的雙通道系統(tǒng)應(yīng)如下所示。
我們可以根據(jù)表面矢高圖驗(yàn)證反射鏡的形狀。與凸面鏡情況類似，為了分析表面矢高形狀，從當(dāng)前矢高輪廓中移除基底半徑，以僅關(guān)注較小的制造誤差。正如預(yù)期的那樣，根據(jù)測(cè)量值，Surface Sag 圖在表面中心顯示一個(gè)谷值。
為了仔細(xì)檢查數(shù)值結(jié)果，我們可以使用 Wavefront Map 分析。由于它是一個(gè)雙通模型，我們預(yù)計(jì)峰谷 (0.306 waves) 和 RMS (0.063 waves) 波前誤差值將與傳輸中報(bào)告的測(cè)量結(jié)果相比翻倍。
正如預(yù)期的那樣，在雙通仿真設(shè)置中，峰谷 (0.6106 waves) 和 RMS (0.1250 waves) 波前誤差的數(shù)值是干涉測(cè)量的兩倍，其中結(jié)果以透射形式報(bào)告。同樣在這個(gè)鏡像案例中，與 Zygo 結(jié)果相比，波前映射似乎是倒置的，但是由于 OpticStudio 中的波前誤差定義，使用主光線和光瞳光線之間的光程差，這種倒置是意料之中的。
根據(jù)這個(gè)凹面鏡的實(shí)驗(yàn)，我們可以得出結(jié)論，OpticStudio 生成了 YYY.DAT 數(shù)據(jù)文件可以直接附加到表面模型，但是為了在繪圖上正確渲染數(shù)據(jù)，鏡面需要繞 Z 軸旋轉(zhuǎn) 180 度。一旦完成，定性和定量結(jié)果都與測(cè)量數(shù)據(jù)非常吻合。
最后，讓我們用和以前相同的規(guī)格來(lái)建模一個(gè)雙凹透鏡：
●通光孔徑：21.1 mm
●半徑：78.587 mm [注意：半徑在 Zygo 生成的XXX.DAT數(shù)據(jù)文件中標(biāo)明]
●峰谷波前誤差：0.306 waves，RMS 波前誤差：0.063 waves，測(cè)試波長(zhǎng) 632.8 nm
為了驗(yàn)證我們是否可以附加 OpticStudio 生成的 YYY.DAT 文件添加到鏡頭的前表面，并使用鏡頭后表面的倒置和翻轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)文件，我們創(chuàng)建了一個(gè)多重結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其中名義雙凹透鏡被兩個(gè)額外的透鏡包圍，完美地聚焦準(zhǔn)直入射光束，沒(méi)有殘余波前誤差。在設(shè)置中，第一個(gè)結(jié)構(gòu)包含名義雙凹透鏡，而第二個(gè)結(jié)構(gòu)添加了干涉測(cè)量數(shù)據(jù)。
與雙凸透鏡的情況類似，光圈類型設(shè)置為按光闌尺寸浮動(dòng)，但光闌表面是具有 21 mm 通光直徑的虛擬表面，位于第一個(gè)鏡頭前 15 mm處。
額外透鏡的半徑和厚度針對(duì)名義結(jié)構(gòu)中的最小 RMS 波前誤差進(jìn)行了優(yōu)化。因此，名義結(jié)構(gòu)的波前誤差基本上為零（RMS 波前誤差：0.0005 個(gè)waves）。
導(dǎo)入后，OpticsStudio 生成了 YYY.DAT 文件導(dǎo)入到鏡頭的前表面，并將翻轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入到鏡頭的后表面，多重結(jié)構(gòu)如下所示。請(qǐng)注意，在鏡頭表面周圍再次使用坐標(biāo)間斷，并將 Tilt About Z 參數(shù)設(shè)置為 180 度，以將表面調(diào)整到正確的方向。
我們可以使用 Surface Sag 圖來(lái)驗(yàn)證鏡頭的形狀。正如預(yù)期的那樣，與鏡頭的前表面相比，后表面是倒置的，類似于雙凸透鏡的情況。
同樣，在這種情況下，波前映射分析只能用作定性檢查。正如預(yù)期的那樣，波前圖在中心顯示了一個(gè)谷值，類似于本文的凹面鏡部分所示的 Zygo 測(cè)量，因?yàn)閮烧叨荚谕环较蛏嫌^察波前，從物面到像面。
根據(jù)對(duì)雙凹透鏡的最后一次實(shí)驗(yàn)，我們可以得出結(jié)論，OpticStudio 生成了 YYY.DAT 數(shù)據(jù)文件可以附加到鏡頭的前表面，而倒置和翻轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)文件可用于鏡頭的后表面。同樣，由于凹面形狀，在表面周圍使用了額外的坐標(biāo)間斷來(lái)正確定向干涉數(shù)據(jù)。定性結(jié)果與測(cè)量數(shù)據(jù)非常吻合。
我們通過(guò)上述方式介紹了如何將Zygo表面測(cè)量的干涉儀數(shù)據(jù)導(dǎo)入至OpticStudio中作為表面進(jìn)行建模，并通過(guò)一個(gè)理想示在本文中，我們討論了在將數(shù)據(jù)導(dǎo)入 OpticStudio 之前，如何通過(guò)旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)來(lái)調(diào)整測(cè)量的干涉圖數(shù)據(jù)的方向，具體取決于表面的形狀以及它是鏡頭的正面還是背面。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，所需的準(zhǔn)備步驟可以總結(jié)如下。意系統(tǒng)驗(yàn)證了該方法的可行性。本文為該系列文章的第一篇，后續(xù)文章我們將利用一些更為實(shí)際的系統(tǒng)，進(jìn)行更加全面的嘗試和介紹。
凸面
●反射面：附加 OpticStudio 生成的 YYY.DAT 文件直接復(fù)制到表面。
●折射元件的前（左）表面：附加 OpticStudio 生成的 YYY.DAT 文件直接復(fù)制到表面。
●折射元件的后（右）表面：反轉(zhuǎn) YYY.DAT 文件，并在附加到表面之前繞 X 軸翻轉(zhuǎn)。這可以通過(guò)運(yùn)行附帶的 flipGridSag.py Python 腳本輕松完成。
凹面
●反射面：附加 OpticStudio 生成的 YYY.DAT 文件直接旋轉(zhuǎn)到表面上，然后將表面繞 Z 軸旋轉(zhuǎn) 180 度。
●折射元件的前（左）表面：附加 OpticStudio 生成的 YYY.DAT 文件直接旋轉(zhuǎn)到表面上，然后將表面繞 Z 軸旋轉(zhuǎn) 180 度。
●折射元件的后（右）表面：反轉(zhuǎn) YYY.DAT 文件，并在附加到表面之前繞 X 軸翻轉(zhuǎn)?？梢酝ㄟ^(guò)運(yùn)行附帶的 flipGridSag.py Python 腳本來(lái)完成此方向調(diào)整。導(dǎo)入數(shù)據(jù)后，還要將表面繞 Z 軸旋轉(zhuǎn) 180 度。