ZEMAX | 使用API模拟旋转对称不规则性(RSI)

继上次的内容《ZEMAX | 旋转对称不规则性（RSI）简介》，在这篇文章中，我们将展示 Zemax 应用程序编程接口(ZOS-API)与 Matlab 的强大功能如何用于模拟关键制造缺陷，例如抛物面镜上的旋转对称不规则性(RSI)。

旋转对称不规则性(RSI) 是指光学表面形状中的一组旋转对称误差。误差由 Zernike 多项式表示，具有三阶球差和高阶球差的形式。

我们将演示如何向抛物面镜添加 RSI 和总不规则性。示例为F/3，有效焦距为150 mm的反射镜。

为了演示，我们将根据以下规范在表面上添加总不规则性和 RSI ：

关于此规范的更多信息请查看，旋转对称不规则性(RSI)简介。

这将在表面上放置1个完全不规则的P-V波，以及0.3个P-V波的PSI。以纳米为单位，这将是500 nm的总表面不规则性和150 nm的RSI。

我们创建了示例 Matlab 代码来对 RSI 进行建模。此代码包括与建模不规则性和RSI 相关的函数。函数 prepare surface 将标准或均匀非球面表面更改为 Zernike  标准凹陷表面。还包括几个基本的支持功能，例如用于显示来自.ZMX文件的镜头数据编辑器 (LDE) 信息的显示LDE。

最重要的函数是 AddBC（表面数，波长，B，C），其中B是最大总表面不规则度，C是最大允许 RSI。AddBC 函数的工作原理如下：

在交互模式下运行Matlab示例代码

与Matlab的API交互模式很方便，因为您可以使用 Matlab 命令行控制 API。这使您可以即时尝试新命令和更改命令。

您可以从编程选项卡中选择 Matlab，然后选择交互式扩展，以交互模式进行连接，如下所示：

连接代码将自动打开：

回到 OpticStudio，单击变成选项卡上的“交互式扩展”将使 OpticStudio 进入“侦听”模式。

在 Matlab 中，现在可以使用以下命令进行连接：

>> TheApplication = MATLABZOSConnection9(7)

请注意，您的 MATLABZOSConnection 编号和实例可能与此处给出的不同。例如，如果这是您第一次连接，您可能有 MATLABZOSConnection(1)。

使用Matlab模拟RSI

建立连接后，我们可以从 Matlab 命令行加载 .ZMX 文件并从文件中收集信息，如下所示：

>> primary system = TheApplication.PrimarySystem

>> theLDE = primarySystem.LDE

>> theMFE = primarySystem.MFE

>> systemData = primarySystem.SystemData

>> savefilename = System.String.Concat

(pwd,'\LensFileForTesting.zmx')

>> primarySystem.SaveAs(savefilename)

所有必需的函数都包含在文件 ErinsABCFunctions.m 中。通过在 Matlab 中打开它，我们可以加载各个函数。

>> abc = ErinsABCFunctions

我们通过将其更改为 Zernike 标准凹陷表面来预设表面。

>> ldetable = abc.displayLDE(primarySystem); disp(ldetable);

>> surfacetable = abc.prepareSurface(primarySystem,3);

disp(surfacetable);

上述两个命令的输出如下所示：

稍后，我们将设定镜面的起始缺陷。

>> startingsag = abc.getSag(primarySystem,3);
>> figure(); imagesc(startingsag); axis square;

现在我们可以使用 AddBC 添加 B和C 的表面不规则性。

>> bctable = abc.AddBC( primarySystem, 3, 500.0, 1, 0.3);
>> disp( bctable);

请注意，此时，如果我们正在运行公差，我们可以在调用 AddBC 时为 B和C 选择随机值。收集镜子的扰动缺陷，并减去起始缺陷，使表面误差扰动可见。

>> bcsag = abc.getSag( primarySystem, 3);
>> sagdiff = bcsag-startingsag;
>> figure(); imagesc( sagdiff ); axis square;

我们也可以检查这些表面误差的最终P-V。

>> abs(max( sagdiff(:))-min( sagdiff(:)) 

/ (500*10^-6))

该值为0.995，而不是我们要求的B = 1.000。这是与缩放 Zernikes 的迭代期间使用的精度设置有关。更严格的精度设置将返回更接近1.000的结果，但计算时间会更长。

完成模拟后，我们关闭交互模式。

>> TheApplication.CloseApplication()

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