Tracepro学讲义习教程

TracePro教程简介TracePro是一款先进的光学模拟软件，能够帮助工程师和设计师进行光学系统的设计和优化。

本教程将介绍TracePro的基本用法和常用功能，帮助读者快速上手和熟练使用该软件。

安装和配置在开始使用TracePro之前，首先需要安装该软件并进行必要的配置。

安装TracePro软件请按照软件提供商提供的安装指南，下载和安装TracePro软件。

安装完成后，确保软件已经成功运行并可以正常使用。

配置TracePro软件在使用TracePro之前，需要对软件进行一些配置，以确保软件的正常运行和满足用户特定的需求。

具体的配置步骤如下：1.打开TracePro软件，选择“Options”菜单，再选择“Preferences”选项。

2.在弹出的对话框中，可以进行多种配置操作，包括界面语言、文件保存路径、单位设置等。

根据实际需求，进行相应的配置调整。

3.点击“Apply”按钮，保存配置修改后的设置。

4.关闭对话框，已完成TracePro软件的配置。

创建新项目在开始进行光学系统的设计和优化之前，首先需要创建一个新的TracePro项目。

下面是创建新项目的步骤：1.打开TracePro软件，选择“File”菜单，再选择“NewProject”选项。

2.在弹出的对话框中，输入项目的名称和保存路径。

3.点击“OK”按钮，创建新项目。

4.创建完成后，可以在软件界面中看到新项目的文件结构和相关信息。

导入和编辑模型TracePro支持导入和编辑多种模型，包括几何模型、光学材料、光源等。

下面将介绍导入和编辑模型的方法。

导入模型要导入模型到TracePro项目中，需按照以下步骤操作：1.在软件界面的“Model”选项卡下，选择“Import”按钮。

2.在弹出的对话框中，选择要导入的模型文件，并点击“Open”按钮。

目前TracePro支持常见的模型文件格式，如STEP、IGES、STL等。

3.导入完成后，可以在软件界面中看到导入的模型，并对其进行进一步编辑和设置。

Tracepro学习教程Tracepro是一款强大的光学设计和仿真软件，广泛应用于光学系统设计和光学元件性能评估。

它提供了一套完整的工具和功能，可用于光学元件分析、衍射和散射分析、非球面镜设计、光学系统优化、发光二极管（LED）设计和非线性光学分析等。

1. Tracepro的安装和基本界面2. Tracepro的基本操作和数据输入在学习Tracepro之前，用户需要了解软件的基本操作和数据输入方式。

Tracepro可以通过输入光源、光学元件和材料等数据来进行光学设计和分析。

用户可以使用Tracepro提供的标准光源模型，也可以导入外部光源数据。

通过设置光源的参数和位置，用户可以模拟不同类型的光源，并观察其在光学系统中的传播和衍射情况。

对于光学元件的设计，用户可以选择使用Tracepro提供的标准元件模型，也可以自定义非球面镜、透镜等元件。

用户可以设置元件的参数和材料属性，并观察它们对光学系统的影响。

3.光学系统设计和优化Tracepro提供了丰富的工具和功能，用于光学系统设计和优化。

用户可以通过在光学系统中添加、删除或调整光学元件，来改变光学系统的传输特性。

用户可以观察光束的传播路径、聚焦性能和光线散射情况，以评估光学系统的性能。

在光学系统优化方面，Tracepro提供了多种优化算法和策略，例如遗传算法、步进法和灵敏度分析等。

用户可以根据需要选择合适的优化方法，并设置优化的目标和约束条件，以实现光学系统的最佳设计。

4.光学元件性能评估和分析5.LED设计和非线性光学分析除了常规光学设计和分析，Tracepro还提供了专门的功能和工具，用于发光二极管（LED）设计和非线性光学分析。

在LED设计方面，用户可以模拟LED光源的发射特性、发光度和色温等，并评估其在光学系统中的光衰情况。

在非线性光学分析方面，Tracepro可以模拟非线性光学效应，例如二次谐波生成（SHG）、三次谐波生成（THG）和光学放大等。

菲涅尔透镜TracePro教程首先，本教程是中使用的是TP7，采用RepTile特征应用在所要形成的菲涅尔面上。

所以，在应用菲涅尔特性之前，先构建好菲涅尔物镜的结构。

1.构建镜框。

2.点定义，材料特性里面点鳞甲特性，打开鳞甲特性编辑器3.点上图中的新增特性命名，选好变化方式，根据你想要定义的内容来定。

在这里，我选择可变参数。

点好确定之后，弹出上图，描述上面标注一下，将来用起来好识别。

（可无）带宽在这里我输入的是0.225，（参考CYQ大师的进阶资料）。

4.输出数据，方便我们载出之后定义。

点这个按钮，载出。

会弹出下面这个。

点保存这个txt文件，名字为Fresnel1.txt。

注意存放位置，我们下面会用到。

5.下面最小化TP，让我们学习一下菲涅尔透镜的参数。

在上一个步骤，我们看到Facet Angle和Draft Angle，如下图所示，这两个角度以及菲涅尔环带宽的介绍，参考如下文件，详见[1]：我们可以知道，定义带宽之后，需要定义每个环带不同的倾斜角度。

6.为了教程的进行，我们借用TP手册中的资料来载入菲涅尔透镜的角度。

打开文件TracePro\Examples\Demos\Fresnel Lens Arcsecs.txt，该文件里面的数据指的是每一环下facet angle的度数，但是该角度的单位是arcseconds。

这个单位是1/3600 度，所以，我们有必要转换回来。

下面说的这个转换方法是在Excel 里面转换的，可以借鉴一下。

用Exele打开：在B列输入公式=A1/3600，再应用到各列。

一共333列(可参考[2])。

拷贝好这一列数据，可以使用Cltl+Shift+↓选择该列数据复制。

7.使用Excel打开之前的txt文件，Fresnel1.txt再粘贴上面的数据到A19然后再到Draft Angle里面写满5（你们可以自定义，我是参考进阶里面的参数）。

写完后保存。

8.打开TP鳞甲特性编辑器，载入Fresnel1.txt这就完成了菲涅尔透镜鳞甲的设计了。

Tracepro实例学习教程TracePro是一个强大的光学仿真软件，可以帮助工程师和科学家设计和分析光学系统。

本教程将介绍TracePro的基本操作和主要功能。

通过几个实例案例，你将学会如何使用TracePro进行光线追踪、光线分析和优化等。

实例一：透镜系统设计假设我们要设计一个简单的透镜系统，主要包括一个凸透镜和一个凹透镜。

我们首先打开TracePro，创建一个新的项目，并选择“凸透镜”和“凹透镜”作为初始模型。

然后，我们可以设置透镜的物理属性，如曲率半径、折射率等。

接下来，我们需要定义光源。

在TracePro中，我们可以选择不同类型的光源，如点光源、方向光源等。

我们可以通过拖动光源调整其位置和方向，以模拟实际情况。

在设置完透镜和光源后，我们需要设置接收器，即检测光线的位置。

可以选择光强、光通量、光能量等作为接收器参数。

通过选择不同的接收器参数，可以得到不同的光学性能结果。

最后，我们可以通过点击“分析”按钮开始光线追踪。

TracePro会模拟光线在透镜系统中的传播和折射，然后显示光强分布、光通量等结果。

我们可以通过对比不同参数设置下的结果，来优化透镜系统的设计。

实例二：光学元件分析在这个实例中，我们将学习如何使用TracePro对光学元件进行性能分析。

假设我们使用一个平面反射镜作为光路中的一个元件。

我们打开TracePro，创建一个新的项目，并选择“平面反射镜”作为初始模型。

首先，我们需要设置反射镜的物理属性，如尺寸、反射率等。

然后，我们选择一个合适的光源，并设置接收器。

在设置完光源和接收器后，我们可以通过点击“分析”按钮开始光线追踪。

TracePro会模拟光线在反射镜上的反射，然后显示反射效果、光强分布等结果。

我们可以通过对比不同参数设置下的结果，来优化反射镜的设计。

实例三：光学系统优化在这个实例中，我们将学习如何使用TracePro对光学系统进行优化。

假设我们有一个复杂的光学系统，包括多个透镜、反射镜、棱镜等。

Tracepro⼊门基础⼆图2.5.2.62.5.2.3膜层定义打开Define下拉菜单，在Edit Property Data中选择Thin Film Stacks,打开膜层定义设置对话框，如图2.5.2.6为3 Layer AR膜层参数。

⽤户完全可以根据实际光学元件的膜层参数进⾏设置定义，使分析的光学系统或元件更接近实际。

选中Edit Enabl，变可以开始编辑膜层。

⽤户还可以点击New Stack，进⾏全新多种膜层设计。

2.5.2.4 RepTile定义RepTile功能可⽅便设计重复且微⼩的结构如监视器的应⽤及 Fresnel lenses，但此功能只在TracePro软件的Expert版本才具备。

打开Define下拉菜单，在Edit Property Data中选择ReTile Property,打开RepTile定义设置对话框，如图2.5.2.6所⽰。

在以后的章节中，本书将⽤⼤量的篇幅进⾏讲解，这⾥不做多的介绍。

2.6分析功能进⾏描光分析前，需要对描光进⾏设定，TracePro有两种模式可供选择：■分析模式（Analysis mode）：计算光线在所有物体，表⾯上的位置，⽅向，Flux，偏振等值，并存储在硬盘。

这种分析模式速度慢，对PC硬件需求较⼤。

■仿真模式（Simulation mode）：这种模式需要选取⼀个表⾯，TracePro 只存储这个⾯的光线资料。

速度⽐较快，对PC硬件要求不⼤。

TracePro具备强⼤的分析功能，主要分析功能如下：■照度、辉度、CIE⾊坐标、⾊度分析（Irradiance map）■光强度分析（Candela plot）■光线资料（光线位置、⽅向、通量）（Ray Histories）■选择需要分析的光线（Ray sorting）■⼈眼视觉模拟（Photorealistic Render）2.6.1照度、辉度分析照度、辉度分析在tracepro进⾏光学系统分析中常常使⽤到的功能如图2.6.1为⼀光学元件⼀⾯上的照度分析图。

图2.5.2.62.5.2.3膜层定义打开Define下拉菜单，在Edit Property Data中选择Thin Film Stacks,打开膜层定义设置对话框，如图2.5.2.6为3 Layer AR膜层参数。

图2.5.2.6用户完全可以根据实际光学元件的膜层参数进行设置定义，使分析的光学系统或元件更接近实际。

选中Edit Enabl，变可以开始编辑膜层。

用户还可以点击New Stack，进行全新多种膜层设计。

2.5.2.4 RepTile定义RepTile功能可方便设计重复且微小的结构如监视器的应用及 Fresnel lenses，但此功能只在TracePro软件的Expert版本才具备。

打开Define下拉菜单，在Edit Property Data中选择ReTile Property,打开RepTile定义设置对话框，如图2.5.2.6所示。

在以后的章节中，本书将用大量的篇幅进行讲解，这里不做多的介绍。

2.6分析功能进行描光分析前，需要对描光进行设定，TracePro有两种模式可供选择：■分析模式（Analysis mode）：计算光线在所有物体，表面上的位置，方向，Flux，偏振等值，并存储在硬盘。

这种分析模式速度慢，对PC硬件需求较大。

■仿真模式（Simulation mode）：这种模式需要选取一个表面，TracePro 只存储这个面的光线资料。

速度比较快，对PC硬件要求不大。

TracePro具备强大的分析功能，主要分析功能如下：■照度、辉度、CIE色坐标、色度分析（Irradiance map）■光强度分析（Candela plot）■光线资料（光线位置、方向、通量）（Ray Histories）■偏振效应（Polarization map）■选择需要分析的光线（Ray sorting）■人眼视觉模拟（Photorealistic Render）2.6.1照度、辉度分析照度、辉度分析在tracepro进行光学系统分析中常常使用到的功能如图2.6.1为一光学元件一面上的照度分析图。