ZEMAX и оценка оптической системы

[Дмитрий Николаевич]

Всем доброго дня.

Вопрос знатокам Zemax'а.
Как можно численно оценить/сравнить качество 2 оптических трубок, конструкция которых различается лишь количеством и материалом линз?
Если не вдаваться в детали, то задача трубки - сфокусировать поступающее излучение на фотоэлемент. Т.е. на выходе - мощность излучения.

В идеале, для сравнения двух конструкций трубок нужно просто сравнить потери мощности на каждой из них или % светопропускания, но почитав мануал и примеры я так и не нашел ответа как это сделать в Zemax'е. Опыта работы с этой программой у меня мало, да и специалистом в оптике я не являюсь, а задачу как-то нужно решать.

[Грехов Михаил]

Так у вас что, обычный концентратор излучения на приёмное окно фотоэлемента?

Тогда всё зависит не от материала линз, а от их просветления  и того, насколько всё будет предпринято для устранения паразитной засветки  при чувствительной площадке фотоэлемента в несколько миллиметров (2...4) качество линз не так критично. Единственное, что если потребуется сделать светосильную систему с коротким фокусом, то на линзах придётся наводить крутую асферику, Иначе сильная сферичка приведёт к размыванию точки и возможно даже за границы площадки фотоэлемента.

[Дмитрий Николаевич]

Спасибо за информацию, Михаил!

А на счет расчета мощности в Zemax'е не подсажите? Так уж получилось, что у нас несколько вариантов оптических трубок и выбирая вариант, хотелось бы, на случай возможных вопросов, иметь какой-то численный аргумент.

[Грехов Михаил]

Гм... ну мощность считается и без Земакса - очевидно если будете "ловить излучение" от далёкого источника, то чем выше площадь объектива, тем более мощный световой поток придётся на фотодиод. То есть объектив мощность зависит от квадрата диаметра при прочих равных. Единственное-это то, чтобы всё излучение приходилось на фотодиод. Если же излучение будет размазываться на большую поверхность (далёкий объект не точечный). или несколько промахнётся относительно чувствительной площадки, или всё вместе, то возможны варианты, которые достоверно просчитать сложно.

[Дмитрий Николаевич]

Конечно, входную мощность можно легко прикинуть. Но речь именно об выходном сигнале и оценке потерь на прохождение излучения через оптический блок.
В настоящий момент в момем распоряжении есть Zemax и хотелось бы просто знать расчитан ли он на задачи расчета мощности излучения "на выходе"? Даже не применительно к этой задаче, а вообще есть ли в программе такая возможность.

[Грехов Михаил]

Скорее всего там есть максимум возможности задания процента отражения(пропускания) света на оптических поверхностях как некий заданный коэффициент извне. То есть это должен знать оптик, зная просветление и свойства материалов.

В общем же случае для прозрачного стекла можно задаться допустим 4% потери на непросветлённой поверхности и 0.5% на просветлённой. И считать что финальная мощность (от поступающей в оптическую многолинзовую систему)  равна (0.96 в степени n) - для просветлённых и (0.995 в степени n) для просветлённых поверхностей гле n - число поверхностей раздела воздух/стекло. На склейках потерь нет.  Но и просветление может быть разным. есть полное (FMC) есть просто MC.

Именно такая мощность и будет сфокусирована на фотодиод. 

[Алексей Юдин]

О, Миша земаксистом уже стал - круто!!!  Придётся, видимо, скоро начать бебирушные смайлики тырить - местных для выражения такой нежности не хватит!

Топикстартер, наносите реальные покрытия и либо смотрите Polarization/Transmission, либо если охота в диафрагменных числах, то EFNO, опять же со включённой поляризацией. Вообще RTFM - там всё написано простым и понятным английским языком!

[Грехов Михаил]

Ну какой я Земаксист? Из меня Земаксист пока что как из вас, Алексей, балерина. Тут всё вполне вычисляется и без Земакса. Инженерный калькулятор в руки и вперёд.

ЗЫ! И Земаксист-это не нежно. Нежно-это массажист. 

[Дмитрий Николаевич]

Алексей и Михаил - спасибо!

[Andrei Zubarev]

Представляется, что для ваших целей  было бы  достаточно объектива из одной единственной линзы, поскольку   Вам не надо строить никаких изображений, а только размазать, по возможности равномерно, световой поток по рабочей площадке фотоэлемента.  Тогда пропускание  будет порядка 93% ( для не просветленной линзы).  Тогда, при оптимальном положение фотоэлемента относительно линзы, на рабочую площадку фотоэлемента будет падать мощность излучения  0.93*W*S*b  --  где  W - интегральная мощность излучателя в спектральном диапазоне чувствительности фотоэлемента,  S -- площадь входного зрачка ( линзы ),  b --  угловой размер ( в стерадианах) излучателя, наблюдаемого  из центра входного зрачка ( линзы).  Оптимальное положение фотоэлемента можно найти, двигая его из точки параксиального фокуса в направлении линзы и ловя максимум сигнала. Ну а для оптической системы из N преломляющих, не просветленных, поверхностей будем иметь: 
мощность = (0.96^N)*W*S*b   ( приближенно, но с достаточной точностью). Правда, эти формулы справедливы только при достаточно больших линейных размерах фотоэлемента, ( скажем,  несколько миллиметров ) и при достаточно малых угловых размерах излучателя ( например, солнце).  Иначе, надо анализировать уже конкретную схему.  Это не про Zemax -- приношу свои извинения.

[ekvi]

Это не про Zemax

ЗеМакс тут, действительно, только для помрачения ума.

[Алексей Юдин]

ЗеМакс тут, действительно, только для помрачения ума.

Так земаксисты при виде подобных задач в здравый ум и не приходят - так, запускают пальцы в клаву на пару минут, а потом возвращаются к повседневным фантазиям об юберобъективах!

[Дмитрий Николаевич]

Представляется, что для ваших целей  было бы  достаточно объектива из одной единственной линзы, поскольку   Вам не надо строить никаких изображений, а только размазать, по возможности равномерно, световой поток по рабочей площадке фотоэлемента.  Тогда пропускание  будет порядка 93% ( для не просветленной линзы).  Тогда, при оптимальном положение фотоэлемента относительно линзы, на рабочую площадку фотоэлемента будет падать мощность излучения  0.93*W*S*b  --  где  W - интегральная мощность излучателя в спектральном диапазоне чувствительности фотоэлемента,  S -- площадь входного зрачка ( линзы ),  b --  угловой размер ( в стерадианах) излучателя, наблюдаемого  из центра входного зрачка ( линзы).  Оптимальное положение фотоэлемента можно найти, двигая его из точки параксиального фокуса в направлении линзы и ловя максимум сигнала. Ну а для оптической системы из N преломляющих, не просветленных, поверхностей будем иметь: 
мощность = (0.96^N)*W*S*b   ( приближенно, но с достаточной точностью). Правда, эти формулы справедливы только при достаточно больших линейных размерах фотоэлемента, ( скажем,  несколько миллиметров ) и при достаточно малых угловых размерах излучателя ( например, солнце).  Иначе, надо анализировать уже конкретную схему.  Это не про Zemax -- приношу свои извинения.

Андрей, я описал свою задачу в целом, по ряду причин оптическая система не однолинзовая. А вообще вы правы - в моем случае светопропускание проще "на коленке" посчитать.

[Gleb1964]

Конечно, входную мощность можно легко прикинуть. Но речь именно об выходном сигнале и оценке потерь на прохождение излучения через оптический блок.
В настоящий момент в момем распоряжении есть Zemax и хотелось бы просто знать расчитан ли он на задачи расчета мощности излучения "на выходе"? Даже не применительно к этой задаче, а вообще есть ли в программе такая возможность.

Я энергетику в ZEMAX считаю в режиме  nonsequential mode.
Но! Как вы введете туда правильные модели оптических покрытий, соответствующие реальным, тем, что у ваших трубок?
А на фотоприемник необязательно именно изображение объекта загонять. Можно спроецировать изображение входного зрачка, там свет распределен равномерно и форма круглая (или какой формы диафрагму поставите, такой формы зрачок и будет)

[stepan]

Есть вопрос по Zemax - есть ли в нем возможность посмотреть величину асферичности поверхности в микронах?  Например имеем расчетную гиперболу или пластинку Шмидта и нужно узнать ее асферичность.   Понятно что все это можно посчитать и руками, но вдруг есть уже встроенная функция?

[Toly]

Есть такая функция. Analysis>Calculations>Sag Table
Рассчитывает радиус ближайшей сферы, ее смещение, максимальную величину съема материала, объем снимаемого материала и пр.

[stepan]

Есть такая функция. Analysis>Calculations>Sag Table
Рассчитывает радиус ближайшей сферы, ее смещение, максимальную величину съема материала, объем снимаемого материала и пр.

Спасибо!

[Apocalipcis]

Есть задача
Найти увеличение и расстояние изображения, если n1=n3=1, n2=1.5467, r1=50, r2=-40, d=10, S1=-115.

Вопрос, куда в Zemax задать эти параметры. Что бы проверить правильность решенной задачи.

[ДимСаныч]

Комментарий модератора

Тему Apocalipcis объединил с ближайшей темой.

[Алексей Юдин]

Вопрос, куда в Zemax задать эти параметры.

Эти параметры, очевидно, задаются в LDE!