ZEMAX中平凸透镜如何放置更合理？

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引言

在激光系统中，如果使用的激光模式较好且发散角较小，在光路设计中我们通常以平行光来代替激光。

使用几何光路设计激光系统的传播。注意：有关激光衍射或自相干除外。

那么下面我们来讨论平行光经过单个平凸透镜聚焦的情况：

首先，我们作一个假设，即这个平凸透镜焦距为定值，此时分为两处情况：球面凸与非球面凸。

对于球面聚焦从像差理论分析，单透镜三阶球差占主导地位。

如果平行光进入的是平凸透镜，即光垂直入射到平面再从凸面传出。

此时我们知道，系统的所有球差必定全部是由后表面（凸面）提供，那么我们在优化时仅仅后凸面起到像差校正的作用。

看实际例子,焦距40的平凸镜，优化后RMS光斑为64um。如下图：

此时的像差贡献如下,从下图中也可以直接看出，所有球差贡献都来自于凸面，前平面不提供任何像差：

下面我们讨论凸平形式，同样从像差理论分析，平行光先经过前表面凸面折射后传播至后表面平面。

此时入射到后表面的光线就不再是垂直入射，这种情况下平面是有像差校正作用的。

如下图，反转过来以后RMS光斑减为15um：

另外从赛德尔像差统计图上也可以看出后平面的像差贡献：

以上是对球面聚焦时平凸与凸平透镜讨论，不难看出，凸平透镜在聚焦光斑上有更大的优势。

以于非球面单透镜聚焦来说，结论则刚好相反，因为非球面可将球差校正为0，也就是说单个球面产生球差时我们使用单个非球面就可以完全校正。

如果非球面处于前表面迎光，则后表面平面则会贡献额外的球差。

前表面Conic非球面时，得到结论如下，RMS光斑大小为0.015：

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学习了啊，但是为什么平面还会贡献球差啊