求助：利用ZEMAX设计非球面反射镜的补偿镜

Simon_archer

为了测量非球面时达到零位检测条件，需要光线沿被测非球面的法向进入和反射（原路返回），利用ZEMAX设计补偿镜，大体的光路图如下图所示，期间有几个疑问尚未解决，请求各位大佬帮助。

1.光线单次传播模型的建立。按照一些论文和书籍里的讲解，需要先设计光路单次传播模型，优化变量设为补偿镜与干涉仪汇聚点和被测非曲面的距离，目标为波像差最小，请问这个是需要在评价函数里设置波前还是点列图最小吗？还有就是单次传播的像面怎么设置呢，是直接把被测非球面设置为像面还是需要在被测面后面添加像面？

2.设计的目的应该就是希望光线经过补偿镜之后能够匹配被测非球面的面形，使得平面或者球面波转换为与被测面适应的波前，从而沿其法向入射和返回，然后再经过补偿镜变成携带被测面形信息的平面或球面波，进入到干涉仪CCD形成干涉。那么光线单次传播模型的作用是什么呢？怎么就能根据单次传播保证入射光沿法向入射到被测面（就是通过波像差最小来确认吗）？

时光中的路人

单次传播模型就是为了获得反射镜的法线像差，然后用优化的补偿器（产生这个相反的法线像差）去抵消，这样就能顺利会聚进入干涉仪。一般，单次传播模型，可以把反射非球面设置成透射型的，折射率为0，这样就直接获得了法线像差，然后优化补偿器。最后，建立双通模型，优化补偿器与镜子的间隔。设计cgh检测非球面 - 论坛新人区 - 吾爱光设 - Powered by Discuz! (optzmx.com)

Arnold

非球面一般用RMS 波前优化；
例子参考\Zemax\Samples\Sequential\Optical testing下Offner refracting compensator.zmx；常见的补偿方法用 offner补偿器或弯月透镜 ；CGH也是现在的方式之一，但是成本较高，还取决于加工工艺。
一般先根据非球面的R0、k、D等优化，非球面全口径覆盖同时RMS和PV满足设计要求，然后加工补偿器，检测时反算F#得到检测需要的镜头。当然有些系统对补偿器和整体比较高，稍微偏心可能像质就不行了。可以看   潘君骅著的《光学非球面的设计，加工与检验》

Simon_archer

时光中的路人 发表于 2023-3-1 08:55
单次传播模型就是为了获得反射镜的法线像差，然后用优化的补偿器（产生这个相反的法线像差）去抵消，这样就 ...

非常感谢您的回复，现在对单光路模型这款理解的好多了。我们有个非球面的干涉测量需求，所以才开始学习ZEMAX设计补偿镜这块的内容，之前光学的基础知识储备也很少，可能有的问题比较低级，但目前我的水平确实是有点懵。我看了些论文和教程，包括您推荐的《抛物非球面零位干涉检测的补偿器设计》这篇，文章提到利用光路可逆搭建单光路补偿模型来设计补偿器，我自己做了一下，大概的补助如下：
1.建立光线逆向的单次传播模型，光从被测面的另一侧入射，设被测面为零折射率材料，保证出射光能从被测面的法向出射

2.以补偿镜的曲率半径、补偿镜厚度，被测面与补偿镜的距离，补偿镜与像面的距离为变量，点列图最小为目标进行优化，使得优化后的光线能会聚到一点，这个点就是实际光路中干涉仪发出的光的汇聚点

3.翻转整个模型，2中的汇聚点即为翻转后的物面，同时把被测面的材料改为MIRROR，建立起双光路的模型
通过以上3步设计了补偿镜的结构，后面可能还需要更多的优化等，自己根据论文还有一些帖子尝试了多次，不知道这个步骤是否正确，辛苦您帮我看一下有没有问题，哪里需要改进和注意，万分感谢。