光学系统设计(一)
一、单项选择题（本大题共 20小题。每小题 1 分，共 20 分）
在每小题列出的四个备选项中只有一个是正确的，请将其代码填写在题后的括号。错选、多选或未选均无分。
1．主光线与光轴所确定的平面叫做 ( B )。
A.弧矢平面
B.子午平面
C.焦平面
D.像平面
2．共轴球面系统中，轴上点像差有 ( C )。
A.球差和彗差
B.球差和倍率色差
C.球差和位置色差
D. 彗差和倍率色差
3．通常情况下观察像差时，除0视场和边缘视场外，还应注意的一个视场为 ( A )。
A.0.707视场
B. 0.5视场
C. 0.3视场
D. 0.85视场
4．F 光边缘光球差与C 光边缘光球差之差也等于 ( A ) 。
A.边缘光和近轴光色差之差
B. 边缘光和近轴光球差之差
C.F 光和C 光近轴光球差之差
D. F 光和C 光近轴光色差之差
5．望远镜的放大率是指 ( D )。
A.垂轴放大率
B.轴向放大率
C.角放大率
D.视觉放大率
6．下面各像差中能在像面上产生彩色弥散斑的像差有( D )。
A.球差
B.场曲
C.畸变
D.倍率色差
7．不会影响成像清晰度的像差是 ( C )。
A.二级光谱
B.彗差
C.畸变
D.像散
8．下列光学系统中属于大视场小孔径的光学系统是 ( C )。
A.显微物镜
B.望远物镜
C.目镜
D. 照相物镜
9．正弦差属于小视场的 ( B )。
A.球差
B. 彗差
C. 畸变
D. 色差
10．初级子午彗差和初级弧矢彗差之间的比值为 ( A )。
A.3：1
B.4：1
C.5：1
D.2：1
11．下列光学元件中，任何情况下都不会产生场曲的是 ( B )。
A.厚凸透镜
B.平行平板
C.球面反射镜
D.不晕透镜
12．下面光学元件中不产生色差的是 ( A )。
A. 球面反射镜
B. 薄凸透镜
C. 薄场镜
D. 薄双胶合物镜
13．薄双胶合物镜置于球面反射镜球心，光阑与球心重合，则系统彗差最小可以为 (
D
)。 A. 0.4 B. 0.25 C. 0.1 D. 0
14．场景置于系统中，除产生场曲外，还可产生 ( D )。
A.球差
B.彗差
C.像散
D.畸变
15．厚透镜的场曲公式为 ( C )。 A. )r 1r 1
(1-n n
J S 212IV -= B. )r 1r 1
(n 1
n J S 1
22
IV --= C. )r 1r 1(n 1
n J S 212IV --= D. )r 1
r 1(1-n n J S 1
22
IV -=
16．波像差就是实际波面与理想波面之间的 ( A )。
A.光程差
B.几何像差
C.离焦量
D.距离差
17．在进行目镜光学系统设计时，应 ( D )。
A.正追光线
B.倒追光线
C.从中间向两侧进行光线追迹
D. 从两侧向中间进行光线追迹
18．显微镜常采用的一种照明方式是，将光源通过聚光镜成像在物平面上，称之为( D )。
A.反射式照明
B.透射式照明
C.克勒照明
D.临界照明
19．下列软件中不属于光学设计软件的是 ( C )。
A. ZEMAX 软件
B.OSLO 软件
C. Lensview 软件
D.CODE V 软件
20．低倍显微物镜的光阑位置 ( A )。
A. 与物镜重合
B. 与目镜重合
C. 与中间像面重合
D. 位于物镜后方焦平面处
二、填空题（本大题14小题。每空1分，共20 分）
请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。
21.单个折射球面的三对无球差点位置是 球心处 、 顶点处 、 齐明点 。
22.在表示畸变时，通常采用相对畸变，其表达公式为%100y y y q z ?'
'-'=' 23.一双胶合薄透镜组，若0C I =，则=II C 0 。
24.七种初级像差中，仅与孔径光阑大小有关的单色像差是 球差 。
25.一双胶合透镜光焦度为正，在透镜组中的正透镜采用 冕牌 玻璃，透镜
组中的
负透镜采用 火石 玻璃。
26.密接薄双胶合系统，为消除色差，两透镜光焦度应分别满足公式?ννν?2111-=、?ννν?2
122--= 。 27.一同心弯月镜在空气中，其前后节点在其两面的公共球心处、，其前后主点在其两面的公共球心处
。
28.对于玻璃等折射材料，除折射率的参数外，还有一重要参数为 阿贝常数 ，其公式为C
F D D n n 1n --=ν。 29.若光阑与相接触薄透镜系统重合时，可消除的单色像差为 畸变 。
30.球差在像面上的体现形式是 圆 形的。
31.在球差的级数展开形式中，常数项的值为 0 。
32.复消色物镜是指在透镜的m 707h .0位置处，将 二级光谱 校正为0。
33.对F 光和C 光校正了色差后，相对于D 光的二级光谱公式为 f 00052.0L FCD '='?
34.在ZEMAX 光学设计软件中，描述焦距的操作数为 EFFL 。
三、名词解释（本大题共5 小题。每小题2 分，共 10 分）
35．像差：实际光学系统所成的像和近轴区所成的像之间的差异称为像差。
评分标准：主要意思正确得2分。
36．子午场曲：某一视场的子午像点相对于高斯像面的距离称为子午像面弯曲，简称子午场曲。
评分标准：答对主要意思得2分。
37．二级光谱：如果光学系统已对两种色光校正了位置色差，这两种色光的公共像点相对于第三种色光的像点位置仍有差异，该差异称为二级光谱。
评分标准：答对主要意思得2分。
38.色球差：F 光的球差和C 光的球差之差，称为色球差，该差值也等于边缘光和近轴光色差之差。
评分标准：答对得2分。
39．渐晕：轴外点成像光束的宽度较轴上点成像光束的宽度要小，造成像平面边缘部分照度要比像平面中心部分照度低的现象，称为渐晕。
四、简答题（本大题共 6 小题。每小题 5 分，共30 分）
40．一物体的峰-谷比（peak to valley ）是λ23.0，问是否满足Rayleigh 条件？
一物体的峰-谷比（peak to valley ）是λ23.0，问是否满足Rayleigh 条件？ 答：满足Rayleigh 条件，因为根据Rayleigh 判断，实际波面和参考波面之间的最大波像差(峰谷比)不超过0.25λ时，此波面可看作是无缺陷的成像质量较好。
41．在七种几何像差中，仅与孔径有关的像差有哪些？仅与视场有关的像差有哪些？与视场和孔径都有关系的又有哪些？
仅与孔径有关的像差有：球差、位置色差；仅与视场有关的像差有：像散、场曲、畸变、倍率色差；与视场和孔径都有关系的有：彗差
42．一物体置于折射球面的球心处，其像在哪？放大倍率多少？若物在球面顶点，其像又在何位置？放大倍率多少？
像分别在球心处和顶点处，放大倍率分别为n
1和1。 43. 什么是焦深，若像面向前或向后离焦半倍焦深，引起的波像差多大？
（1）实际像点无论在高斯像点之前或之后'?0l 围，波像差都不会超过1/4
波长，所以把'02l 定义为焦深，即20u n l 2''=
'λ
（2）引起的波像差为4/λ。
44. 近视眼应佩戴何种透镜加以矫正？为什么？ 应佩戴凹透镜加以矫正，使光线经过水晶体后发散，重新汇聚到视网膜上。
45. 在对称式光学系统中，当1-=β时，哪几种初级像差可以得到自动校正？其它初级像差有何特性？
垂轴像差：彗差、畸变、倍率色差均为0。
轴向像差：球差、像散、场曲、位置色差均为半部系统相应像差的两倍。
五、综合应用题（本大题共 2 小题。每小题10 分，共20分）
46．设计一齐明透镜，第一面曲率半径95m m r 1-=，物点位于第一面曲率中心处，第二球面满足启明条件，若该透镜厚度5mm d =，折射率5.1n =，该透镜位于空气中，求
（1）该透镜第二面的曲率半径；
（2）该启明透镜的垂轴放大率。
（1）根据题意得，物点发出光线经第一面后按直线传播，相对于第二面，其物
距100m m 595l 2-=--=，根据齐明条件100mm r n n n l 22
222-='+=，可得60m m r 2-=
（2）150mm )60(15.2r n n n l 22222-=-?=''+='由垂轴放大率公式l
n l n ''=β，得1.5
11=β，25.2100-l 5.1l n l n 222222='=''=β，则该透镜的垂轴放大率5.121==βββ
47．一个光学系统，已知其只包含初级和二级球差,更高级的球差可忽略不计。已知该
系统的边光球差为0='m
L δ，0.707带光球差为015.00707-='L δ，求： 1)分别求出0.5和0.85带光线的球差；
2)写出边缘光的初级和高级球差。 1) 4221)()(m
m h h A h h A L +='δ，根据公式将0='m L δ及015.00707-='L δ代入，得到06.01-=A ，06.02=A 由此可求得：01125.05.0
-='L δ及01203.085.0-='L δ 2）边缘光的初级球差为-0.06，边缘光的高级球差为0.06。
光学系统设计（二）
参考答案及评分标准
一、单项选择题（本大题共 20小题。每小题 1 分，共 20 分）
二、填空题（本大题12小题。每空1分，共20 分）
21.小
22.色差、色差、场曲
23.95.56
24.彗差、畸变、倍率色差
25.小、大
26.0.707带光
27.相等、相反
28.4、6
29.畸变
30.3：1
31.畸变、彗差
32.平行平板
三、名词解释（本大题共5 小题。每小题2 分，共 10 分）
33．光程差：某种介质折射率与光在该介质过的几何路程的乘积，称为光在该介质过的光程，两束光光程之差称为光程差。
评分标准：答对主要意思得2分。
34．弧矢场曲：某一视场的弧矢像点相对于高斯像面的距离称为弧矢像面弯曲，简称弧矢场曲。
评分标准：答对主要意思得2分。
35．波像差：波像差就是实际波面和理想波面之间的光程差。
评分标准：主要意思正确得2分。
36．焦深：由于实际像点在高斯像点前后0l '?围以，波像差不超过1/4波长，故
把0l 2'?定义为焦深，即20u n l 2'
'≤'?λ。 评分标准：主要意思正确得2分。
37．等晕条件：轴外点具有与轴上点相同的成像缺陷，称之为等晕成像，欲达到这样的要求，则光学系统必须满足等晕条件。
评分标准：答对主要意思得2分。
四、简答题（本大题共 6 小题。每小题 5 分，共30 分）
38．若弧矢彗差0='S
K ，是否满足等晕成像？若此时0='L δ，是否满足正弦条件？ 为什么？
答：1）满足等晕成像，由于0y K C S s ='
'='，无正弦差，满足等晕条件； 2）满足正弦条件，若此时0='L δ，则U sin y n nysinU '''=，满足正弦条件。
评分标准：第一问答案正确得1分，理由解释正确得2分；第二问答案正确得1分，理由解释正确1分。
39．什么是二级光谱？对F 光和C 光校正系统色差后，相对于D 光，其二级光谱与焦距有何关系？
答：1）当在带孔径对F 光和C 光校正了位置色差，它们和光轴的公共交点并不和D 光带孔径光线和光轴的交点重合，其偏差称为二级光谱。
2）f L FCD
'='?00052.0 评分标准：第一问答出大意得3分；第二问答案正确得2分。
1.2光学系统有哪些特性参数和结构参数？ 特性参数：（1）物距L（2）物高y或视场角ω（3）物方孔径角正弦sinU或光速孔径角h（4）孔径光阑或入瞳位置（5）渐晕系数或系统中每一个的通光半径 结构参数：每个曲面的面行参数（r，K，a4，a6，a8，a10）、各面顶点间距（d）、每种介质对指定波长的折射率（n）、入射光线的位置和方向 1.3轴上像点有哪几种几何像差？ 轴向色差和球差 1.4列举几种主要的轴外子午单色像差。 子午场曲、子午慧差、轴外子午球差 1.5什么是波像差？什么是点列图？它们分别适用于评价何种光学系统的成像质量？ 波像差：实际波面和理想波面之间的光程差作为衡量该像点质量的指标。适用单色像点的成像。 点列图：对于实际的光学系统，由于存在像差，一个物点发出的所有光线通过这个光学系统以后，其像面交点是一弥散的散斑。适用大像差系统 2.1叙述光学自动设计的数学模型。 把函数表示成自变量的幂级数，根据需要和可能，选到一定的幂次，然后通过实验或数值计算的方法，求出若干抽样点的函数值，列出足够数量的方程式，求解出幂级数的系数，这样，函数的幂级数形式即可确定。像差自动校正过程，给出一个原始系统，线性近似，逐次渐进。 2.2适应法和阻尼最小二乘法光学自动设计方法各有什么特点，它们之间有什么区别？ 适应法：参加校正的像差个数m必须小于或等于自变量个数n，参加校正的像差不能相关，可以控制单个独立的几何像差，对设计者要求较高，需要掌握像差理论 阻尼最小二乘法：不直接求解像差线性方程组，把各种像差残量的平方和构成一个评价函数Φ。通过求评价函数的极小值解，使像差残量逐步减小，达到校正像差的目的。它对参加校正的像差数m没有限制。 区别：适应法求出的解严格满足像差线性方程组的每个方程式；如果m>n或者两者像差相关，像差线性方程组就无法求解，校正就要中断。 3.1序列和非序列光线追迹各有什么特点？ 序列光线追迹主要用于传统的成像系统设计。以面作为对象，光线从物平面开始，按照表面的先后顺序进行追迹，对每个面只计算一次。光线追迹速度很快。 非序列光线追迹主要用于需考虑散射和杂散光情况下，非成像系统或复杂形状的物体。 以物体作为对象，光线按照物理规则，沿着自然可实现的路径进行追迹。计算时每一物体的位置由全局坐标确定。非序列光线追迹对光线传播进行更为细节的分析，计算速度较慢。 3.2叙述采用光学自动设计软件进行光学系统设计的基本流程。 （1）建立光学系统模型： 系统特性参输入：孔径、视场的设定、波长的设定 初始结构输入：表面数量及序号、面行、表面结构参数输入 （2）像质评价 （3）优化：设置评价函数和优化操作数、设置优化变量、进行优化 （4）公差分析：公差数据设置、执行公差分析 3.3Zemax软件采用了什么优化算法？ 构造评价函数：最小二乘法、正交下降法（非序列光学系统）4.1什么叫做第一辅助光线？什么叫做第二辅助光线？ 第一辅助光线：由轴上物点A发出，经过孔径边缘的光线AQ 第二辅助光线：由视场边缘的轴外点B发出经过孔径光阑中心O的光线BP 4.2薄透镜组有哪些像差特性？ 一个薄透镜组只能校正两种出击单色像差。光瞳位置对像差影响：球差与光瞳位置无关；慧差、像散与光瞳位置有关；光瞳与薄透镜组重合时，像散为一个与透镜组结构无关的常数，此时畸变等于零；薄透镜组的Petzval场曲近似为一与结构无关的常量。 4.3单透镜的像差特性参数与结构参数有什么关系? 与玻璃的折射率n，单透镜的形状Q有关。不能消色差 4.4如何进行双胶合透镜组结构参数的求解？ 4.5举例说明满足光学系统消除场曲条件（Petzval）的几种结构形式。 正、负光焦度远离的薄透镜系统和弯月形厚透镜 5.1望远物镜有什么光学特性和像差特性？ 相对孔径不大，视场较小。 轴向边缘球差，轴向色差和边缘孔径的正弦差不用校正到零而是等于指定值。 6.1显微物镜有什么光学特性和像差特性？ 焦距短，视场小。相对孔径大。 球差、轴向色差、正弦差，以及孔径高级像差。 6.2显微物镜有哪些主要类型？各有什么特点？ 消色差物镜：只校正轴上点的球差和轴向色差、正弦差，不校正二级光谱色差。 复消色差物镜：要求校正二级光谱色差。 平像场物镜：要求校正场曲、像散、垂轴色差等各种轴外像差。 平面场复消色差物镜：和平像场物镜相似，还要校正二级光谱色差。 7.1目镜设计有什么特点？ 焦距短、相对孔径比较小、视场角大、入瞳和出瞳远离透镜组 目镜的结构一般比较复杂；像差校正以轴外像差为主；场曲一般不进行校正；最重要的是校正像散、垂轴色差；在目镜和物镜尽可能独立校正像差的前提下，进一步考虑它们之间的像差补偿关系；采
摘要 摘要：设计三片库克照相物镜，给出三片镜子的结构参数按照设计要求合理设计。近轴光路追迹求出设计系统的焦距和后焦距。然后利用zemax光学设计软件仿真验证设计结果。 关键词：照相物镜；光学设计 设计要求： 设计要求：采用三片库克（cookie）结构，D/f=1/5，半像面尺寸：18mm 半视场角：20°设计波长：0.486um、0.587um、0.656um，口径D：10mm 计算：系统焦距f，，后焦距（BFL） 第一章绪论 我们设计光学系统采用光线模型方法，即利用几何光学和光学工程中涉及到的基本方法、基本公式设计三片库克照相物镜。利用光线模型设计光学系统是非常重要的方法。曾经有位美国学者在回答有关光线和波动理论应用问题时，睿智的说;“你用光线理论设计照相机镜头，尽管是近视理论，但你用一个星期可以完成；然而你若用衍射理论设计照相机镜头，虽然你用的理论很严格，也去你一辈子才能设计出一个镜头。”可见用几何光学和工程光学中的光线模型设计光学系统是多么的重要。而近轴光线的追迹公式又是利用光线理论设计光学系统的基础。 根据近轴光学公式的性质，它只能适用于近轴区域，但是实际使用的光学仪器，无论是成像物体的大小，或者由一物点发出的成像光束都要超出近轴区域。 这样看来，研究近轴光学似乎没有很大的实际意义。但是事实上近轴光学的应用并不仅限于近轴区域内，对于超出近轴区域的物体，仍然可以使用近轴光学公式来计算平面的位置和像的大小。也就是说把近轴光学公式扩大应用到任意空间。对于近轴区域以外的物体，应用近轴光学公式计算出来的像也是很有意义的： 第一，作为衡量实际光学系统成像质量的标准。根据共轴理想光学系统的成像性质：一个物点对应一个像点；垂直于光轴的共轭面上放大率相同。如果实际共轴球面系统的成像符合理想则该理想像的位置和大小必然和用近轴光学公式计算所得结果相同。因为它们代表了实际近轴光线的像面位置和放大率。如果光学系统成像不符合理想，当然就不会和近轴光学公式计算出的结果一致。二者间的差异显然就是该实际光学系统的成像性质和理想像间的误差。也就是说，可以用它作为衡量该实际光学系统成像质量的指标。因此，通常我们把用近轴光学公式计算出来的像，称为实际光学系统的理想像。 第二，用它近似地表示实际光学系统所成像的位置和大小。在设计光学系统或者分析光学系统的工作原理时，往往首先需要近似地确定像的位置的大小。能够满足实际使用要求的光学系统，它所成的像应该近似地符合理想。也就是说，它所成的像应该是比较清晰的，并且物像大体是相似的。所以，可以用近轴光学公式计算出来的理想像的位置和大小，近似地代表实际光学系统所成像的位置和大小。由此可见近轴光学系统具有重要的实际意义，它在今后的研究光学系统的成像原理时经常用到。
光学设计软件介绍 ZEMAX是美国焦点软件公司所发展出的光学设计软件，可做光学组件设计与照明系统的照度分析，也可建立反射，折射，绕射等光学模型，并结合优化，公差等分析功能，是套可以运算Sequential及Non-Sequential的软件。版本等级有SE：标准版，XE：完整版，EE：专业版（可运算Non-Sequential），是将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表集成在一起的一套综合性的光学设计仿真软件。ZEMAX的主要特色：分析：提供多功能的分析图形，对话窗式的参数选择，方便分析，且可将分析图形存成图文件，例如：*.BMP, *.JPG．．．等，也可存成文字文件*.txt；优化：表栏式merit function参数输入，对话窗式预设merit function参数，方便使用者定义，且多种优化方式供使用者使用；公差分析：表栏式Tolerance参数输入和对话窗式预设Tolerance参数，方便使用者定义；报表输出：多种图形报表输出，可将结果存成图文件及文字文件。 CODE V是Optical Research Associates推出的大型光学设计软件，功能非常强大，价格相当昂贵CODE V提供了用户可能用到的各种像质分析手段。除了常用的三级像差、垂轴像差、波像差、点列图、点扩展函数、光学传递函数外，软件中还包括了五级像差系数、高斯光束追迹、衍射光束传播、能量分布曲线、部分相干照明、偏振影响分析、透过率计算、一维物体成像模拟等多种独有的分析计算功能。是世界上应用的最广泛的光学设计和分析软件，近三十多年来，Code V进行了一系列的改进和创新，包括：变焦结构优化和分析；环境热量分析；MTF和RMS波阵面基础公差分析；用户自定义优化；干涉和光学校正、准直；非连续建模；矢量衍射计算包括了偏振；全球综合优化光学设计方法。 CODE V是美国著名的Optical Research Associates（ORA?）公司研制的具有国际领先水平的大型光学工程软件。自1963年起，该公司属下数十名工程技术人员已在CODE V程序的研制中投入了40余年的心血，使其成为世界上分析功能最全、优化功能最强的光学软件，为各国政府及军方研究部门、著名大学和各大光学公司广泛采用1994年，ORA公司聘请北京理工大学光电工程系为其中国服务中心。与国际上其它商业性光学软件相比，CODE V的优越性突出地表现在以下几个方面： 1．CODE V可以分析优化各种非对称非常规复杂光学系统。这类系统可带有三维偏心或倾斜的元件；各类特殊光学面如衍射光栅、全息或二元光学面、复杂非球面、以及用户自己定义的面型；梯度折射率材料和阵列透镜等等。程序的非顺序面光线追迹功能可以方便地
光学系统设计(五) 一、单项选择题（本大题共 20小题。每小题 1 分，共 20 分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是正确的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．对于密接双薄透镜系统，要消除二级光谱，两透镜介质应满足 ( )。 A.相对色散相同，阿贝常数相差较小 B.相对色散相同，阿贝常数相差较大 C.相对色散相差较大，阿贝常数相同 D.相对色散相差较小，阿贝常数相同 2．对于球面反射镜，其初级球差表达公式为 ( )。 A.?δ2h 81 L =' B. ?δ2h 81 L -=' C. ?δ2h 41L =' D. ?δ2h 41 L -=' 3．下列光学系统中属于大视场大孔径的光学系统是 ( )。 A.显微物镜 B.望远物镜 C.目镜 D. 照相物镜 4．场曲之差称为 ( )。 A.球差 B. 彗差 C. 像散 D. 色差 5．初级球差与视场无关，与孔径的平方成 ( )。 A.正比关系 B.反比关系 C.倒数关系 D.相反数关系 6．下面各像差中能在像面上产生彩色弥散斑的像差有( )。 A.球差 B.场曲 C.畸变 D.倍率色差 7．不会影响成像清晰度的像差是 ( )。 A.二级光谱 B.彗差 C.畸变 D.像散 8．下列光学系统中属于大视场小孔径的光学系统是 ( )。 A.显微物镜 B.望远物镜 C.目镜 D. 照相物镜 9．正弦差属于小视场的 ( )。 A.球差 B. 彗差 C. 畸变 D. 色差 10．初级子午彗差和初级弧矢彗差之间的比值为 ( )。 A.3：1 B.4：1 C.5：1 D.2：1 11．光阑与相接触的薄透镜重合时，能够自动校正 ( )。 A.畸变 B.场曲 C.球差 D.二级光谱 12．在子午像差特性曲线中，坐标中心为z B '，如0B '位于该点左侧，则畸变值为 ( )。 A.正值 B.负值 C.零 D.无法判断 13．厚透镜之所以在校正场曲方面有着较为重要的应用，是因为 ( )。 A.通过改变厚度保持场曲为零 B.通过两面曲率调节保持光焦度不变 C.通过改变厚度保持光焦度不变 D.通过两面曲率调节保持场曲为0 14．正畸变又称 ( )。 A.桶形畸变 B.锥形畸变 C.枕形畸变 D.梯形畸变 15．按照瑞利判断，显微镜的分辨率公式为 ( )。 A.NA 5.0λσ= B. NA 61.0λσ= C.D 014''=? D. D 012' '=? 16．与弧矢平面相互垂直的平面叫作 ( )。 A.子午平面 B.高斯像面 C.离焦平面 D.主平面 17．下列软件中，如今较为常用的光学设计软件是 ( )。 A.abr 软件 B.OPD88软件 C.ZEMAX 软件 D.AutoCAD 软件 18．光学传递函数的横坐标是 ( )。 A.波长数 B.线对数/毫米 C.传递函数值 D.长度单位 19．星点法检验光学系统成像质量的缺陷是 ( )。 A.不方便进行，步骤复杂 B.属主观检验方法，不能量化 C.属客观检测方法，但精度低 D.计算复杂，应用不便 20．波像差就是实际波面与理想波面之间的 ( )。 A.光程差 B.几何像差 C.离焦量 D.距离差 二、填空题（本大题11小题。每空1分，共20 分）
光学设计辅助报告 姓名：张雨辰 学号：1011100139
光学计算机辅助设计报告 内容一：已知参数双胶合望远物镜的像质评价 1）像质评价的意义： 任何一个光学系统不管用于何处，其作用都是把目标发出的光按仪器工作原理的要求改变它们的传播方向和位置，送入仪器的接收器，从而获得目标的各种信息，包括目标的几何形状、能量强弱等。因此，对光学系统成像性能的要求主要有两个方面：第一方面是光学特性，包括焦距、物距、像距、放大率、入瞳位置、入瞳距离等；第二方面是成像质量，光学系统所成的像应该足够清晰，并且物像相似，变形要小。第一方面的内容即满足光学特性方面的要求属于应用光学的讨论范畴，第二方面的内容即满足成像质量方面的要求，则属于光学设计的研究内容。 从物理光学或波动光学的角度出发，光是波长在400~760nm的电磁波，光的传播是一个波动问题。一个理想的光学系统应能使一个点物发出的球面波通过光学系统后仍然是一个球面波，从而理想地聚交于一点。但是实际上任何一个实际光学系统都不可能理想成像。所谓像差就是光学系统所成的实际像与理想像之间的差异。由于一个光学系统不可能理想成像，因此就存在一个光学系统成像质量优劣的评价问题，从不同的角度出发会得出不同的像质评价指标。从物理光学出发，推导出几何像差等像质评价指标。有了像质评价的方法和指标，设计人员在设计阶段，即在制造出实际的光学系统之前就能预先确定其成像质量的优劣，光学设计的任务就是根据对光学系统的光学特性和成像质量两方面的要求来确定系统的结构参数。 2）像质评价的方法与Zemax实现： 对于像质评价有两个阶段：1 设计完成后，加工前，对成像情况进行模拟仿真；2 加工装配后，批量生产前，要严格检测实际成像效果。当前我们所作的工作就是对第一阶段进行实际讨论。对于像质评价的方法有两种：1 不考虑衍射：光路追迹法（点列图，像差曲线）； 2 考虑衍射：绘制成像波面，光学传递函数等；有： 瑞利判断：几何像差曲线进行图形积分得到波像差； 中心点亮度（斯托列尔准则）：成像衍射斑的中心亮度和不存在像差时衍射斑的中心亮度之比S.D来表示成像质量； 分辨率：反映光学系统分辨物体细节的能力，可以评价成像质量； 点列图：由一点发出的许多光线经光学系统后，因像差使其与像面的交点不再集中于同
目录 一、建立初始结构 (2) 二、插入多重组态 (2) 三、优化操作数 (3) 四、进行优化 (5) 五、镜头替换 (7) 六、公差分析 (8) 七、零件图 (9) 八、设计感想 (11)
一、建立初始结构 打开ZEMAX,新建一个文件，输入初始数据，设置数值孔径为0.24，波长为1.55nm后的2D图形与斑点图如下： 图1 二、插入多重组态 （一）插入Config1-3三个组态：打开Editor--Multi Configuration Editor--Insert(加两行)--Insert Config（加两列）； （二）设置厚度：将 7、9、11三个面的厚度分别设为50m、100m、150m； （三）此时，3D图如下： 图2
三、优化操作数 1.设置约束条件 （一）输入操作数； （二）用到的操作数： TTHI:设置厚度 OPLT:厚度、间隙小于多少 REAX:实际光线数据的约束 OPGT:厚度、间隙大于多少 EFLX:两器件组合焦距 EFFL:两器件系统焦距 DIFF:两个操作数相减 ABSO:取绝对值 （三）设置相应的Target与Weight值，双击刷新Value与Contrib（贡献值）如下图： 图3
图4 （四）设置完成后初始图： 图5
四、进行优化 （1）根据上述问题进行修改，优化 MXCA的贡献值过大，我将MXCA –surf1、surf2的值由1-11改为1-10，优化（opt）后贡献值接近0，修改数据优化后： 图6
（2）出现的错误图形 错误原因：6.7面相隔距离太近 图7 （3）由于初始结构图形较差，修改参数（将后3个镜面曲面半径设置成无穷）查看贡献值，修改数据优化后 图8
光学系统设计(五) 一、单项选择题(本大题共 20小题。每小题 1 分,共 20 分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个就是正确的,请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.对于密接双薄透镜系统,要消除二级光谱,两透镜介质应满足 ( )。 A 、相对色散相同,阿贝常数相差较小 B 、相对色散相同,阿贝常数相差较大 C 、相对色散相差较大,阿贝常数相同 D 、相对色散相差较小,阿贝常数相同 2.对于球面反射镜,其初级球差表达公式为 ( )。 A 、?δ2h 81L =' B 、 ?δ2h 81L -=' C 、 ?δ2h 41L =' D 、 ?δ2h 4 1L -=' 3.下列光学系统中属于大视场大孔径的光学系统就是 ( )。 A 、显微物镜 B 、望远物镜 C 、目镜 D 、 照相物镜 4.场曲之差称为 ( )。 A 、球差 B 、 彗差 C 、 像散 D 、 色差 5.初级球差与视场无关,与孔径的平方成 ( )。 A 、正比关系 B 、反比关系 C 、倒数关系 D 、相反数关系 6.下面各像差中能在像面上产生彩色弥散斑的像差有( )。 A 、球差 B 、场曲 C 、畸变 D 、倍率色差 7.不会影响成像清晰度的像差就是 ( )。 A 、二级光谱 B 、彗差 C 、畸变 D 、像散 8.下列光学系统中属于大视场小孔径的光学系统就是 ( )。 A 、显微物镜 B 、望远物镜 C 、目镜 D 、 照相物镜 9.正弦差属于小视场的 ( )。 A 、球差 B 、 彗差 C 、 畸变 D 、 色差 10.初级子午彗差与初级弧矢彗差之间的比值为 ( )。 A 、3:1 B 、4:1 C 、5:1 D 、2:1 11.光阑与相接触的薄透镜重合时,能够自动校正 ( )。 A 、畸变 B 、场曲 C 、球差 D 、二级光谱 12.在子午像差特性曲线中,坐标中心为z B ',如0B '位于该点左侧,则畸变值为 ( )。 A 、正值 B 、负值 C 、零 D 、无法判断 13.厚透镜之所以在校正场曲方面有着较为重要的应用,就是因为 ( )。 A 、通过改变厚度保持场曲为零 B 、通过两面曲率调节保持光焦度不变 C 、通过改变厚度保持光焦度不变 D 、通过两面曲率调节保持场曲为0 14.正畸变又称 ( )。 A 、桶形畸变 B 、锥形畸变 C 、枕形畸变 D 、梯形畸变 15.按照瑞利判断,显微镜的分辨率公式为 ( )。 A 、NA 5.0λσ= B 、 NA 61.0λσ= C 、 D 014''=? D 、 D 012''=? 16.与弧矢平面相互垂直的平面叫作 ( )。 A 、子午平面 B 、高斯像面 C 、离焦平面 D 、主平面 17.下列软件中,如今较为常用的光学设计软件就是 ( )。 A 、abr 软件 B 、OPD88软件 C 、ZEMAX 软件 D 、AutoCAD 软件 18.光学传递函数的横坐标就是 ( )。 A 、波长数 B 、线对数/毫米 C 、传递函数值 D 、长度单位 19.星点法检验光学系统成像质量的缺陷就是 ( )。 A 、不方便进行,步骤复杂 B 、属主观检验方法,不能量化 C 、属客观检测方法,但精度低 D 、计算复杂,应用不便 20.波像差就就是实际波面与理想波面之间的 ( )。 A 、光程差 B 、几何像差 C 、离焦量 D 、距离差
ZEMAX ZEMAX是美国焦点软件公司所发展出的光学设计软件，可做光学组件设计与照明系统的照度分析，也可建立反射，折射，绕射等光学模型，并结合优化，公差等分析功能，是套可以运算Sequential及Non-Sequential的软件。版本等级有SE：标准版，XE：完整版，EE：专业版（可运算Non-Sequential）。 ZEMAX的主要特色：分析：提供多功能的分析图形，对话窗式的参数选择，方便分析，且可将分析图形存成图文件，例如：*.BMP, *.JPG．．．等，也可存成文字文件*.txt；优化：表栏式merit function参数输入，对话窗式预设merit function参数，方便使用者定义，且多种优化方式供使用者使用；公差分析：表栏式Tolerance参数输入和对话窗式预设Tolerance 参数，方便使用者定义；报表输出：多种图形报表输出，可将结果存成图文件及文字文件。 CODE V CODE V是世界上应用的最广泛的光学设计和分析软件，近三十多年来，Code V进行了一系列的改进和创新，包括：变焦结构优化和分析；环境热量分析；MTF和RMS波阵面基础公差分析；用户自定义优化；干涉和光学校正、准直；非连续建模；矢量衍射计算包括了偏振；全球综合优化光学设计方法。 OSLO oslo是一套标准建构系统及最佳化的光学软件。最主要地，他是用来决定光学系统中最佳组件的大小和外型，如照相机、客户产品、通讯系统、军事/外层空间应用以及科学仪器等。除此之外、他也常用于仿真光学系统性能以及发展出一套对光学设计、测试和制造的专门软件工具。 LENSVIEW LensVIEW为搜集在美国以及日本专利局申请有案的光学设计的数据库，囊括超过18,000个多样化的光学设计实例，并且每一实例都显示它的空间位置。它搜集从1800年起至目前的光学设计数据，这个广博的LensVIEW数据库不仅囊括光学描述数据，而且拥有设计者完整的信息，摘要，专利权状样本，参考文件，美国和国际分类数据，和许多其它的功能。LensVIEW 并能产生各式各样像差图，做透镜的快速诊断，和绘出这个设计的剖面图。 ASAP ASAP是功能强大的光学分析软件，是专为仿真成像或光照明的应用而设计，让您的光学工程工作更加正确且迅速。ASAP让您在制作原型系统或大量生产前可以预先做光学系统的仿真以便加快产品上市的时间。 传统描光程序的速度是非常烦琐秏时的。ASAP对于整个非序列性描光工具都经过速度的优化处理，让您可以在短时间内就可做数百万条几何描光的计算。光线可不计顺序及次数的经过表面，还可向前，向后追踪。此外ASAP具有强大的指令集可以让您进行特性光线以及物体的
光学系统设计 （一） 一、单项选择题（本大题共20小题。每小题1分，共20分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是正确的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、 多选或未选均无分。 1 .主光线与光轴所确定的平面叫做 （ B ）。 A.弧矢平面B.子午平面C.焦平面D.像平面 2.共轴球面系统中，轴上点像差有 （ C ）。 A.球差和彗差 B.球差和倍率色差 C.球差和位置色差 D.彗差和倍率色差 3?通常情况下观察像差时，除 0视场和边缘视场外，还应注意的一个视场为 A.0.707 视场 B. 0.5 视场 C. 0.3 视场 D. 0.85 4. F 光边缘光球差与 C 光边缘光球差之差也等于 （A A.边缘光和近轴光色差之差 C.F 光和C 光近轴光球差之差 5. 望远镜的放大率是指 （D ）。 A.垂轴放大率 B.轴向放大率 C.角放大率 D. 视觉放大率 6. 下面各像差中能在像面上产生彩色弥散斑的像差有 A.球差 B. 场曲C.畸变 D. 倍率色差 7. 不会影响成像清晰度的像差是 （C ）。 A.二级光谱 B.彗差 C.畸变 D.像散 &下列光学系统中属于大视场小孔径的光学系统是 A.显微物镜B.望远物镜 C.目镜D.照相物镜 9. 正弦差属于小视场的 （ A.球差 B. 彗差 C.畸变 D. 色差 10. 初级子午彗差和初级弧矢彗差之间的比值为 A.3 : 1 B.4 : 1 C.5 : 1 D.2 : 1 11. 下列光学元件中，任何情况下都不会产生场曲的是 A.厚凸透镜B.平行平板 C.球面反射镜 D. 12. 下面光学元件中不产生色差的是 （ A A.球面反射镜 B. 薄凸透镜 C.薄场镜 D. 13 .薄双胶合物镜置于球面反射镜球心，光阑与球心重合， （D A. 0.4 B. 0.25 C. 0.1 14.场景置于系统中，除产生场曲外， 像散 C 视场 （A ）。 B. 边缘光和近轴光球差之差 D. F 光和C 光近轴光色差之差 （ 不晕透镜 薄双胶合物镜 则系统彗差最小可以为 A.球差 B.彗差 C. 15. 厚透镜的场曲公式为 A. S |v J 2—（丄 n -1 r 1 C. S iv 心』 n 「1 D. 0 还可产生 D.畸变 ( 丄) 「2 丄) r 2 B. D. S |V S |V 16. 波像差就是实际波面与理想波面之间的 A.光程差 B.几何像差 C. 离焦量 17. 在进行目镜光学系统设计时，应 （D J 2T 丄 n 「2 J 2亠(丄 n -1 r 2 (A )。 D.距离差 )。 丄) r i 丄) r i
光电器件 照明用LED光学系统的计算机辅助设计 严 萍,李剑清 (浙江工业大学信息工程学院,浙江杭州310032) 摘 要: 介绍了LED在照明领域的应用前景,提出了利用计算机辅助非序列光线追迹设计照明用LED的光学系统的分析方法,以达到计算机虚拟试制LED的目的。 关键词: LED;色还原性;非序列光线追迹;虚拟试制 中图分类号:TN312.8 文献标识码:A 文章编号:1001-5868(2004)03-0181-02 Computer Aid Design of Optical System of LED for Illumination YAN Ping,LI Jian qing (C ollege of Information Engineering,Zhejiang University of Technology,Hangzhou310032,CHN) Abstract: The application prospects of LED in the illumination field are review ed.An analysis method w ith w hich optical system of LED for illumination is designed by computer aid non sequential ray trace is introduced to achieve virtual prototype of optical design. Key words: LED;color rendition;color rendering index(CRI);non sequential ray trace; v irtual prototy pe 1 引言 半导体发光二极管(LED)是一种直接将电能转换成光能的固态半导体器件。发光二极管的结构主要由芯片、电极和光学系统组成。通常由塑料密封材料组成的光学系统和电极机构构成LED的绝大部分体积。LED可发射红、黄、绿、蓝或白光。发光波长或颜色由芯片的组成材料所决定。高亮度LED被认为是新一代的照明光源。 发光二极管用于照明有许多的优点:工作电压低,耗电量少;性能稳定,寿命长(可达10万小时);抗冲击,耐振动性强;重量轻,体积小,成本低。高亮度单色光的LED已得到了广泛的应用。LED可直接发射所需颜色的波长,无需用滤光片,尽管它们比传统的灯泡昂贵,但它具有更高的性能价格比。例如,功耗10W的红色LED交通信号灯就可替代传统的150W白炽信号灯,而且LED信号灯的寿命至少5年,但白炽灯的寿命通常只有半年。单色LED在广告显示、路牌显示、航班警告灯、跑道灯、汽车尾灯和建筑装璜等领域目前已有广泛的应用。 对于普通照明来说,用越多的颜色混合来获得的白光,色还原性就越高。它的难点是如何使从不同光源发出的不同颜色的分裂光均匀地混合成白光。此外,由于不同颜色的LED芯片有着不同的驱动电压要求,不同的衰竭性能以及不同的温度性能,这就需要开发一种复杂的控制系统。 2 LED光学系统的计算机辅助设计 LED光学系统设计包括LED器件内的光学设计和LED器件外的二次光学设计。LED内光学器件通常由芯片、反射镜和由塑料密封材料制成的光学透镜所组成。芯片、反射镜和透镜的几何形状决定了LED的光提取效率和光能量分布。LED器件的外光学设计主要是根据不同的实际应用使光能量重新分布,从而达到更有效、更合理地使用有限光能量的目的。 和其他光源的应用一样,光学工程师运用光学原理来设计LED的实际光学系统。计算机辅助设计在光学工程领域是一非常有用的工具。目前市场 半导体光电!2004年第25卷第3期严 萍等: 照明用LED光学系统的计算机辅助设计 收稿日期:2004-02-26.
光学系统设计(三) 一、单项选择题（本大题共 20小题。每小题 1 分，共 20 分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是正确的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．系统的像散为零，则系统的子午场曲值( )。 A.大于零 B.小于零 C.等于零 D.无法判断 2．双胶合薄透镜组，如果位置色差校正为零，则倍率色差值为 ( )。 A.大于零 B.小于零 C.等于零 D.无法判断 3．下列像差中，对孔径光阑的大小和位置均有影响的是( )。 A.球差 B. 彗差 C. 像散和场曲 D.畸变 4．除球心和顶点外，第三对无球差点的物方截距为 ( ) 。 A.r n n n L '+= B. r n n n L ''+= C. r n n n L '-= D. r n n n L ''-= 5．下列像差中，属于轴外点细光束像差的是( )。 A.球差 B.子午彗差 C.子午场曲 D.畸变 6．瑞利判据表明，焦深是实际像点在高斯像点前后一定范围内时，波像差不会超过 ( )。 A.λ21 B. λ31 C. λ41 D. λ51 7．对于目视光学系统，介质材料的阿贝常数定义为 ( )。 A.C F D D n n 1n --=ν B. C F D D n n 1n ++=ν C. C F D D n n 1n -+=ν D. C F D D n n 1n +-=ν 8．9K 玻璃和6ZF 玻璃属于 ( )。 A.冕牌玻璃和火石玻璃 B.火石玻璃和冕牌玻璃 C.均属火石玻璃 D.均属冕牌玻璃 9．在ZEMAX 软件中进行显微物镜镜设计，输入视场数据时，应选择 ( )。
1.APSS.v 2.1.Winall.Cracked 光子学设计软件，可用于光材料、器件、波导和光路等的设计 2.ASAP.v7.14/7.5/8.0.Winall.cracked/Full 世界各地的光学工程师都公认ASAPTM（Advanced Systems Analysis Program，高级系统分析程序）为光学系统定量分析的业界标准。 注：另附9张光源库 3.Pics3d.v200 4.1.28.winall.cracked 电子.光学激光2D/3D有限元分析及模形化装置软件 https://www.doczj.com/doc/f4732286.html,stip.v2004.1.28.winall.cracked 半导体激光装置2D模拟软件 5.Apsys.2D/3D.v2004.1.28.winall.cracked 激光二极管3D模拟器 6.PROCOM.v2004.1.2.winall.cracked 化合物半导体模拟软件 7.Zemax.v2003.winall.cracked/EE ZEMAX 是一套综合性的光学设计仿真软件，它将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表集成在一起。 8.ZEBASE Zemax镜头数据库 9.OSLO.v6.24.winall.licensed/Premium OSLO 是一套处理光学系统的布局和优化的代表性光学设计软件。最主要的，它是用来决定光学系统中最佳的组件大小和外型，例如照相机、客户产品、通讯系统、军事 /外太空应用以及科学仪器等。除此之外，它也常用于仿真光学系统性能以及发展出一套对光学设计、测试和制造的专门软件工具。 10.TracePro.v324.winall.licensed/Expert TracePro 是一套能进行常规光学分析、设计照明系统、分析辐射度和亮度的软件。它是第一套以符合工业标准的ACIS(固体模型绘图软件)为核心所发展出来的光学软件，是一个结合真实固体模型、强大光学分析功能、信息转换能力强及易上手的使用界面的仿真软件，它可将真实立体模型及光学分析紧紧结合起来，其绘图界面非常地简单易学。 11.Lensview.UPS.winall.cracked LensVIEW 为搜集在美国以及日本专利局申请有案的光学设计的数据库，囊括超过 18,000个多样化的光学设计实例，支持Zemax，OSLO，Code V等光学设计软件。 12.Code V.v940.winall.licensed CODE V是美国著名的Optical Research Associates公司研制的具有国际领先水平的大型光学工程软件。 13.LightTools.v4.0/sr1.winall.cracked LightTools是一个全新的具有光学精度的交互式三维实体建模软件体系，提供最现代化的手段直接描述光学系统中
光学系统设计(二) 一、单项选择题（本大题共 20小题。每小题 1 分，共 20 分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是正确的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．当入瞳在单个折射球面（0>r ）的球心右侧时，产生子午彗差是 ( )。 A.正值 B .负值 C.零 D.无法判断 2．假定物位于有限距离处，大小为-y ，当入瞳在单正透镜的左侧时，产生畸变的是 ( )。 A.正值 B .负值 C.零 D.无法判断 3．下列各条件中，描述垂轴小线段完善成像的条件是 ( )。 A.正弦条件 B. 余弦条件 C. 等晕条件 D. 赫歇尔条件 4．边缘光和近轴光色差之差称为 ( ) 。 A.球差 B. 位置色差 C. 二级光谱 D. 色球差 5．下列像差中需要校正二级光谱的是 ( )。 A.低倍显微物镜 B.长焦距平行光管物镜 C.望远物镜 D.照相物镜 6．对于密接双薄透镜系统，要消除二级光谱，两透镜介质应满足 ( )。 A.相对色散相同，阿贝常数相差较小 B.相对色散相同，阿贝常数相差较大 C.相对色散相差较大，阿贝常数相同 D.相对色散相差较小，阿贝常数相同 7．对于球面反射镜，其初级球差表达公式为 ( )。 A.?δ2h 81L =' B. ?δ2h 81L -=' C. ?δ2h 41L =' D. ?δ2h 4 1L -=' 8．下列光学系统中属于大视场大孔径的光学系统是 ( )。 A.显微物镜 B.望远物镜 C.目镜 D. 照相物镜 9．场曲之差称为 ( )。 A.球差 B. 彗差 C. 像散 D. 色差 10．初级球差与视场无关，与孔径的平方成 ( )。 A.正比关系 B.反比关系 C.倒数关系 D.相反数关系 11．场镜除产生场曲外，还会产生 ( )。 A.球差 B.彗差 C.像散 D.畸变 12．普通的正透镜产生的场曲值为 ( )。 A.正值 B.负值 C.零 D.无法判断 13．弯月形厚透镜的介质折射率为1.5，若要自身消除色差，1r 与2r 的差值应满足 ( )。 A. 76d .0r r 21=- B. 56d .0r r 21=- C. 38d .0r r 21=- D. 47d .0r r 21=- 14．求得波像差的参考点是 ( )。 A.折射面球心 B.折射面顶点 C.高斯像点 D.最佳离焦像点 15．对仅包含初级和二级球差的光学系统校正了边缘光球差后，其最佳焦点位置( )。 A. 在高斯像点7h .0L 41'δ处 B. 在高斯像点7h .0L 43'δ处 C. 在高斯像点7h .0L 41'-δ处 D. 在高斯像点7h .0L 4 3'-δ处 16．与子午平面相互垂直的平面叫作 ( )。 A.弧矢平面 B.高斯像面 C.离焦平面 D.主平面 17．在五种初级单色像差中，与孔径和视场均有关系的像差为 ( )。
一些常用光学设计软件及其应用方向介绍 【①】LensVIEW 1CD(世界著名的光学设计数据库) 【②】LensVIEW 2001-ISO 1CD(世界著名的光学设计数据库) 产品: Zemax v2003-1-6 with manuals & tutorial(专业光学CAD软件,解密,好用的版本) Zemax 用的中国玻璃库 Zemax使用说明书(总计526页) Focus Floor Covering Software Optical Research Associates产品: Code V (世界上应用的最广泛的光学设计和分析软件) Code V 英文使用手册(总计112M BREAULT产品: ASAP 1CD(光学分析设计软件合集完全版,包括用户手册、使用实例,解密完全) ASAP 正版光源库 9CD ASAP 中文入门指南 ReflectorCAD (中文汉化,ASAP的配套软件,专门用于车灯灯罩设计) 产品: PhotoPIA (快速且精确的光度分析程序) LAS-CAD GmbH产品: LASCAD (德国LAS-CAD GmbH所开发之固态激光仿真设计分析软件,它是世界上第一套可分析固态激光中光与热特性的多重物理交互作
用效应的软件,LASCAD可用来设计传统的气态(Gas)激光,闪光灯(Flash Lamp)激发式固态激光(SSL)与二极管激发式固态激光(DPSSL-Diode Pumped Solid State Laser) RSoft, Inc产品： 集成光导器件的设计及模拟的软件,用类似CAD的界面进行设计,器件的输出能对不同输入光信号进行模拟 Fullwave:对复杂光器件进行时域限差模拟,能得到准确的答案BandSolve:光晶体元件的设计及模拟 GraingMOD:能设计任意基于集成光导的光栅和滤波器并能根据输入光普推导出光栅的设计 Optiwave产品： OptiFDTD (时域光子学仿真软件,用来模拟先进的被动元件和非线性光电元件) OptiBPM (用于设计及解决不同的积体及光纤导波问题,光束传播法,或称为BPM是OptiBPM的核心,而其是一种一步接着一步来模拟光通过任何波导物质的行为,BPM可以允许观察任一点被模拟出的光场分布,而且可以容许同时检查辐射光及被传播的光场) OptiSystem (光通信系统模拟软件,可以设计、测试,与最佳化几乎任何一种在光网路系统的宽谱中的物理层次光连结) TracePro 专家版-ISO 1CD(光学机构仿真软件,普遍用于照明系统、光学分析、辐射分析及光度分析的光线仿真)
光学设计 ZEMAX是美国焦点软件公司所发展出的光学设计软件，可做光学组件设计与照明系统的照度分析，也可建立反射，折射，绕射等光学模型，并结合优化，公差等分析功能，是套可以运算Sequential及Non-Sequential的软件。版本等级有SE：标准版，XE：完整版，EE：专业版（可运算Non-Sequential），是将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表集成在一起的一套综合性的光学设计仿真软件。 ZEMAX的主要特色：分析：提供多功能的分析图形，对话窗式的参数选择，方便分析，且可将分析图形存成图文件，例如：*.BMP, *.JPG．．．等，也可存成文字文件*.txt；优化：表栏式merit function参数输入，对话窗式预设merit function参数，方便使用者定义，且多种优化方式供使用者使用；公差分析：表栏式Tolerance参数输入和对话窗式预设Tolerance参数，方便使用者定义；报表输出：多种图形报表输出，可将结果存成图文件及文字文件。 CODE V是Optical Research Associates推出的大型光学设计软件，功能非常强大，价格相当昂贵CODE V提供了用户可能用到的各种像质分析手段。除了常用的三级像差、垂轴像差、波像差、点列图、点扩展函数、光学传递函数外，软件中还包括了五级像差系数、高斯光束追迹、衍射光束传播、能量分布曲线、部分相干照明、偏振影响分析、透过率计算、一维物体成像模拟等多种独有的分析计算功能。是世界上应用的最广泛的光学设计和分析软件，近三十多年来，Code V进行了一系列的改进和创新，包括：变焦结构优化和分析；环境热量分析；MTF和RMS波阵面基础公差分析；用户自定义优化；干涉和光学校正、准直；非连续建模；矢量衍射计算包括了偏振；全球综合优化光学设计方法。 CODE V是美国著名的Optical Research Associates（ORA?）公司研制的具有国际领先水平的大型光学工程软件。自1963年起，该公司属下数十名工程技术人员已在CODE V程序的研制中投入了40余年的心血，使其成为世界上分析功能最全、优化功能最强的光学软件，为各国政府及军方研究部门、著名大学和各大光学公司广泛采用1994年，ORA公司聘请北京理工大学光电工程系为其中国服务中心。与国际上其它商业性光学软件相比，CODE V的优越性突出地表现在以下几个方面 CODE V可以分析优化各种非对称非常规复杂光学系统。这类系统可带有三维偏心或倾斜的元件；各类特殊光学面如衍射光栅、全息或二元光学面、复杂非球面、以及用户自己定义的面型；梯度折射率材料和阵列透镜等等。程序的非顺序面光线追迹功能可以方便地处理屋脊棱镜、角反射镜、导光管、光纤、谐振腔等具有特殊光路的元件；而其多重结构的概念则包括了常规变焦镜头，带有可换元件、可逆元件的系统，扫描系统和多个物像共轭的系统。40多年来，世界各地的用户已成功地利用CODE V设计研制了大量照相镜头、显微物镜、光谱仪器、空间光学系统、激光扫描系统、全息平显系统、红外成像系统、紫外光刻系统等等，举不胜举。近几年内，CODE V软件又被广泛地应用于光电子和光通讯系统的设计和分析。光学设计的第一步是要为系统确定合理的初始结构。为此CODE V提供了独有的“镜头魔棒”功能，用户只需输入所要设计的系统的使用波段、相对孔径、视场、变倍比等参数，软件即可从自带的专利库中找出对应的结构以供选择。 CODE V软件中优化计算的评价函数可以是系统的垂轴像差、波像差或是用户定义的其它指标，也可以直接对指定空间频率上的传递函数值进行优化。经过改进的阻尼最小二乘优化算法用拉格朗日乘子法提供既方便又精确的边界条件控制。除了程序本身带有大量不同的优化约束量供选用外，用户还可以根据需要灵活地定义各种新的约束量。此外，以往的优化算法无法克服存在于光学系统结构参量的高度非线性解空间中的大量局部极小，故此自动设计的结果是一个与初始参数接近的像质相对较好的结构，而不一定是全局最优设计。为解决这一问题，ORA公司在CODE V软件中加入了强大的全局优化功能（Global Synthesis）。这种被该公司