如何在Zemax中判断激光光谱仪的分辨率？

理×智

最近在用zemax仿真用于极紫外（10-100nm左右）激光分光的平面单光栅单色仪/光谱仪，仿照的是如下结构：2个相同的轮胎镜+1个平面闪耀光栅，都是掠入射结构。
实际三维布局图如下：根据实际应用情境，结构设置比较长，入射臂和出射臂都是2.5m，三个组态上至下分别对应-1、0、+1阶，暂时没有添加入射和出射狭缝。

用的主波长是31.21nm，在序列模式建好模型后，先看了一下-1阶像面的标准点列图如下，因为我的光栅设置是OPM型（离轴结构，与一般的CDM结构相比就是光栅刻线旋转90°使用），所以光斑沿X轴分开。


因为经验不足，所以有几个问题想请教各位大佬：
1、一般像上面点列图中几何传播的光斑远小于衍射极限艾里斑是什么原因？
2、点光源成像的光斑呈三角形是为什么，是因为存在什么像差，比如像散么？
3、从上面的几何点列图判断该结构波长分辨率甚至能到0.002nm，但我觉得不太对，而且实际应用是针对高斯型激光的，几何点列图应该参考意义不大。于是我用了一下物理光学传播，主波长的设置如下：

可见光束宽度基本接近上面的艾里斑大小，但Zemax好像不能像点列图那样把不同波长的高斯光斑同时显示，那我应该如何判断不同阶梯波长能否分开呢？可以结合不同波长Pilot光束的位置和光束宽度在坐标轴大概位置画出类似的点列图来判断吗？

HOTWATER

在焦点附近，几何光学不再能得到准确的能量分布，需要用物理光学分析；应该是像差，和你用的反射面有关；分辨率计算方法如图

理×智

HOTWATER 发表于 2022-10-29 19:56
在焦点附近，几何光学不再能得到准确的能量分布，需要用物理光学分析；应该是像差，和你用的反射面有关；分 ...

谢谢您！这个公式我知道的，但它只是针对光栅的，整个单色仪的分辨率还要考虑狭缝的影响。这些理论分辨率我都算过了，主要问题就是想知道用Zemax能不能得到针对高斯光斑的类似点列图，或者结合我上面提到的想法，自己处理来画出点列图（因为我不太理解Pilot光束的X和Y位置到底代表什么意思？），来直观判断两个光斑重合程度，进而直观地体现分辨率（不考虑后面成像CCD的分辨率）。或者从思路上说，对于一个激光光谱仪，在实物验证能否达到设计要求前，除理论分析外，光斑追迹有无必要性和说服力？

HOTWATER

理×智 发表于 2022-10-31 15:37
谢谢您！这个公式我知道的，但它只是针对光栅的，整个单色仪的分辨率还要考虑狭缝的影响。这些理论分辨率 ...

物理光学功能比较复杂，甚至官方手册的说明也不是清楚，pliot光束只是一个导航光束，是软件用来确定采样和传播方式的一个理想光束；试了一下， 物理光束得到的结果应该是类似主光线中心为最终显示面的中心，一个不太好看的办法是，通过在前面设置一个环形孔径，来确定相对于参考中心点的位置，具体效果见下图

理×智

HOTWATER 发表于 2022-10-31 18:51
物理光学功能比较复杂，甚至官方手册的说明也不是清楚，pliot光束只是一个导航光束，是软件用来确定采样 ...

感觉这样做不是很方便~我又想了一下，理论上，几何光学传播和物理光学传播的像，各波长光斑只是大小和能量分布不同，其光斑中心位置不会改变，可以结合几何点列图中不同波长的光斑位置和物理光学传播的光斑大小，来大致判断高斯光束的分辨率。另外，不知道您了不了解用virtuallab fusion能不能更好地分析这个问题？

HOTWATER

理×智 发表于 2022-11-11 10:24
感觉这样做不是很方便~我又想了一下，理论上，几何光学传播和物理光学传播的像，各波长光斑只是大小和能 ...

不是很了解这个软件。我刚刚又查了一下ZEMAX对于物理光学功能的说明，如图，在19.4版本说明书P958。大概意思就是物理光学功能也没有直接考虑光栅表面的微观结构，这么说，可能物理光学得到的光束中心和光线追迹结果是一样的，只需要用物理光学结果来得到最终光斑大小，可以测试一下