ZEMAX光学设计实例（142）---一个沃拉斯顿棱镜的设计

引言：

沃拉斯顿棱镜（Wollaston prism），一种偏振光学器件，能产生两束彼此分开的、振动方向互相垂直的线偏振光。它是有由两个直角棱镜组成的。在光刻照明、双频激光干涉仪、光谱仪、偏振分析仪等精密加工、测量等领域应用非常广泛。

沃拉斯顿棱镜所用材料可以是方解石、石英、KDP，YVO₄、氟化镁和α-BBO等。，中间可以用甘油或蓖麻油粘合，也可以用光胶或键合的方式制成（这个方式的抗损伤阈值更高）。

设计一个沃拉斯顿棱镜。

（该设计来自ZEMAX自带实例）

设计仿真：

在系统通用对话框中设置孔径。在孔径类型中选择“Entrance Pupil Diameter”，并根据设计要求输入“10.0”；

在视场设定对话框中设置1个视场，Field Type为“angle”，如下图：

在波长设定对话框中，选择0.400um一个波长，如下图：

LDE的结构参数，如下图：

两个棱镜的材料选用KDP。

第2面BirefringentIn设置中，Draw Axis填入“75”；参数Mode，填入“0”；X-Cosine填入“0”、Y-Cosine填入“1”。

第4面设置为Birefringent Out；

第5面BirefringentIn设置中，Draw Axis填入“75”；参数Mode，填入“1”；X-Cosine填入“1”、Y-Cosine填入“0”。

在第4面和第5面的前后插入坐标断点，旋转45°。

第7面设置为Birefringent Out。

ZEMAX不能同时追迹两条光线，但是可以容易地创建一个多重组态镜头。

打开MCE，设置如下：

查看3D Layout，如下图：

此时，寻常光和非寻常光就可以同时追迹了。

偏振光瞳图，表示偏振椭圆关于曈面位置的函数。这可以帮助观察整个光瞳上的偏振变换情况。这个功能也可以用于计算系统中的透射率，该系统用独立的组态模拟重叠光路,例如双目偏振光束分光镜和干涉仪。

在偏振光瞳图的参数设置，如下图：

Jx与Jy为琼斯电场，用于定义初始偏振；

X-Phase和Y-Phase分别为用角度表示的琼斯电场X和Y分量的相位；

Surface为数据所显示的表面。

Sampling为光瞳上采样网格的尺寸。

Add Configs和Sub Configs分别为添加组图和减少组态，如果设置为空，偏振椭圆只对单一组态计算并且不会考虑干涉效应。

查看组态1（Config 1）的各个偏振光瞳图（Polarization Pupil Map）：

查看组态2（Config 2）的各个偏振光瞳图（Polarization Pupil Map）：