基于ZEMX的球面反射镜成像原理与仿真开题报告

球面反射镜是指反射面是球面的反射镜，通常可分为凹面反射镜和凸面反射镜。球面反射镜因其成像的多变性，被广泛应用于日常生活、科研和实验中。目前关于球面反射镜的研究多是实验研究，缺乏系统的原理分析。本设计从球面反射镜的成像原理出发，系统分析球面反射镜的成像原理，以及面型误差对其成像质量的影响分析。

在国外，目前主要针对球面反射镜在加工，组装等方面研究分析球面反射镜，增加其实用性，同时也有研究球面反射镜在成像方面的应用，在光学领域中球面反射镜具有较高的实用性，由于球面反射镜被广泛应用与日常生活、科研以及实验中，但在其原理方面却没有较多的研究，因此我从这个角度出发，从球面反射镜的成像原理出发，理论分析球面反射镜的成像规律，光学器件对于精度要求非常高，而球面反射镜总是存在三种误差，面型误差、中心误差和半径误差，后两者皆可以在装调过程中进行补偿，所以主要侧重于对面型误差的研究。

在国内，主要针对球面反射镜在激光发射器、红外等方面的应用，同时也有关于面型误差对光束质量的研究，像散、彗差、畸变对光学系统的影响的研究，面型误差对环围能量比的影响，万敏等对光学器件面型误差对光束质量的影响的研究表明面型误差的低频部分形成远场衍射光斑中心核，而远场衍射光斑的边缘则由面型误差的高频部分形成，同时，李斌等的椭球面反射镜的光轴引出办法主要是针对光学系统在装调过程中，传统办法会造成误差的较大量级，通过这种方法则能较为容易的调节系统的光轴，虽然存在一些问题，但也具有很高的实用性，目前球面反射镜的研究主要是通过实验的方式得到实验结果，缺乏球面反射镜的理论性研究，虽然非球面反射镜有较好的像散系数，但是非球面反射镜的制造过程难度较大，且造价较高，所以球面反射镜还具有很高的研究价值。

本次设计的主要目的是从球面反射镜的成像原理出发，系统的分析球面反射镜的成像原理，并且通过仿真观察分析面型误差对其成像质量的影响。

基本内容：为了能对球面反射镜成像原理及其成像性质进行分析，将球面反射镜在近轴光学系统中利用近轴计算公式分析计算，得到球面反射镜的物像计算方法，然后搭建光学系统，研究面型误差对光束质量的影响，针对不同种类的面型误差利用Zemax仿真分析。

目标： 从球面反射镜的成像原理出发，系统分析球面反射镜的成像原理，以及面型误差对其成像质量的影响分析。

拟采用的技术方案及措施：根据球面反射镜的成像原理，凹面反射镜的焦点为实焦点，凸面反射镜的焦点为虚焦点，当光线经过焦点的时候平行出射，这样进行定量计算难度较大，因此可以将系统看成近轴成像，则可以运用近轴成像公式进行求解，对于面型误差，面型差主要包括局部缺陷、环形缺陷、正选型误差和策尼克像差，对于面型误差的分析，则需要搭建一个光学系统，然后进过计算，通过Zemax对系统进行仿真分析，达到本次设计的目的。

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