1.引言

高功率激光裝置輸出能量很高，所用光學(xué)元件表面的剩余反射不可避免，這些剩余反射光在元件參數(shù)設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)那闆r下，會(huì)在光路中的某些地方會(huì)聚形成鬼像，對(duì)光學(xué)元件造成破壞[1]。因此規(guī)避鬼像是高功率激光裝置設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一[2～4]。復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)的鬼像規(guī)避設(shè)計(jì)是一項(xiàng)煩瑣的工作，如在一個(gè)有340個(gè)反射表面的光學(xué)系統(tǒng)中，激光形成的1階鬼像點(diǎn)有5.7萬(wàn)多個(gè)，2階和3階鬼像分別達(dá)到了一千多萬(wàn)和2.7億多個(gè)[5]。準(zhǔn)確得到所有這些鬼像點(diǎn)的位置分布和能量大小是完成鬼像規(guī)避設(shè)計(jì)工作的關(guān)鍵[6]

。在鬼像計(jì)算工作中，低階鬼像可以用矩陣法[7，8]完成，高階鬼像數(shù)量巨大，只能借助計(jì)算機(jī)的幫助來(lái)完成。在常見(jiàn)的光學(xué)設(shè)計(jì)軟件ZEMAX，ASAP和CODEV中，ASAP軟件在鬼像分析工作中的應(yīng)用在文獻(xiàn)中已有報(bào)道[9]，ZEMAX具備對(duì)復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行鬼像分析的能力，但還未見(jiàn)它在這方面應(yīng)用的相關(guān)報(bào)道。

ZEMAX和ASAP一樣，可在非序列模式下采集大量的近軸光線數(shù)據(jù)對(duì)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行雜散光分析，以列表的形式生成鬼像計(jì)算數(shù)據(jù)。這些自動(dòng)生成的數(shù)據(jù)不僅數(shù)量龐雜，而且不能直接反映出鬼像點(diǎn)在光路中的具體分布，因此需要編寫(xiě)輔助程序處理這些列表數(shù)據(jù)才能得到光學(xué)系統(tǒng)的具體鬼像分布圖。本文給出了用自編輔助程序配合ZEMAX來(lái)對(duì)復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行鬼像分析的方法。通過(guò)驗(yàn)證說(shuō)明利用ZEMAX也能輕松得到形象直觀，且準(zhǔn)確可靠的鬼像分布圖。

2.鬼像分析的基本過(guò)程

利用ZAMAX的非序列模式對(duì)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行鬼像分析時(shí)，首先輸入光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并設(shè)置近軸線光源，包括各光學(xué)表面曲率半徑、折射率、線光源方向余弦等。其次設(shè)置光學(xué)表面反射率和追跡的光線最小相對(duì)能量，該操作決定了鬼像最大階數(shù)。最后開(kāi)始追跡近軸光線，完成后將光線數(shù)據(jù)以BRANCH的形式保存到一個(gè)文本文件中。如在分析一個(gè)正負(fù)透鏡組的1，2階鬼像時(shí)，經(jīng)過(guò)以上三步操作后用ZEMAX可得到圖1所示的鬼像計(jì)算數(shù)據(jù)列表和近軸光線分裂圖。

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