zemax实验上课讲义
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实验一光学设计软件ZEMAX的安装和基本操作一、实验目的学习ZEMAX软件的安装过程,熟悉ZEMAX软件界面的组成及基本使用方法。
二、实验要求1、掌握ZEMAX软件的安装、启动与退出的方法。
2、掌握ZEMAX软件的用户界面。
3、掌握ZEMAX软件的基本使用方法。
4、学会使用ZEMAX的帮助系统。
三、实验内容1.通过桌面快捷图标或“开始—程序”菜单运行ZEMAX,熟悉ZEMAX的初始用户界面,如下图所示:图:ZEMAX用户界面2.浏览各个菜单项的内容,熟悉各常用功能、操作所在菜单,了解各常用菜单的作用。
3.学会从主菜单的编辑菜单下调出各种常见编辑窗口。
4.调用ZEMAX自带的例子(根目录下Samples文件夹),学会打开常用的分析功能项:草图(2D草图、3D草图、实体模型、渲染模型等)、特性曲线(像差曲线、光程差曲线)、点列图、调制传递函数等,学会由这些图进行简单的成像质量分析。
5.从主菜单中调用优化工具,简单掌握优化工具界面中的参量。
6.掌握镜头数据编辑窗口的作用以及窗口中各个行列代表的意思。
7.从主菜单-报告下形成各种形式的报告。
8.通过主菜单-帮助下的操作手册调用帮助文件,学会查找相关帮助信息。
四、实验仪器PC机实验二基于ZEMAX的简单透镜的优化设计一.实验目的学会用ZEMAX对简单单透镜和双透镜进行设计优化。
二.实验要求1.掌握新建透镜、插入新透镜的方法;2.学会输入波长和镜片数据;3.学会生成光线像差(ray aberration)特性曲线、光程差(OPD)曲线和点列图(Spotdiagram)、产生图层和视场曲率图;4.学会确定镜片厚度求解方法和变量,学会定义边缘厚度解和视场角,进行简单的优化。
三.实验内容(一). 用BK7玻璃设计一个焦距为100mm的F/4单透镜,要求在轴上可见光范围内。
1. 打开ZEMAX软件,点击新建,以抹去打开时默认显示的上一个设计结果,同时新建一个新的空白透镜。
工程光学实验指导书厦门工学院电子信息工程系2014.9结合<<ZEMAX光学软件课程>>、<<工程光学课程设计>>和课件《光学设计软件应用课件》中的内容熟悉zemax软件和光学设计内容:特别要掌握zemax 软件中以下菜单的内容:1 输入透镜参数对话框:lens data editor,2 system菜单下的输入光学系统数据:general, field wavelength3. 光学性能分析(Analysis)中Lay out,Fan,RMS,MTF Seidel 像差系数各菜单4 Merit Function Editor:优化函数构建和作用在学习过以上内容的基础上,在ZEMAX软件上设计以下镜头设计(通过设计镜头熟悉zemax和光学设计理论知识,设计时需要不断去重新学习课本和课件知识,切记软件只是帮助你设计镜头,而不是代替你设计镜头):目录实验一基于ZEMAX的简单透镜设计(Singlet) (3)实验二消色差单透镜(Achromatic Singlet) (6)实验三坐标变换(Coordinate Breaks) (8)实验四牛顿式望远镜(Newtonian Telescope) (15)实验五变焦透镜(Zoom Lens) (15)实验一基于ZEMAX的简单透镜的优化设计一.实验目的学会用ZEMAX对简单单透镜进行设计优化。
二.实验要求1.掌握新建透镜、插入新透镜的方法;2.学会输入波长和镜片数据;3.学会生成光线像差(ray aberration)特性曲线、光程差(OPD)曲线和点列图(Spotdiagram)、产生图层和视场曲率图及各种像差分析方法;4.学会确定镜片厚度求解方法和变量,学会定义边缘厚度解和视场角,进行简单的优化。
三.实验内容这个例子是学习如何在ZEMAX里键入资料,包括设罝系统孔径(System Aperture)、透镜单位(Lens Units)、以及波长范围(Wavelength Range),并且进行优化。
光学设计软件ZEMAX实验讲义实验目的:1.学会使用ZEMAX进行基本光学系统的设计。
2.学会使用ZEMAX进行光学系统的分析和优化。
3.了解ZEMAX的基本操作和功能。
实验步骤:1.安装和启动ZEMAX软件。
将光学系统转化为数字形式,并进行光束追迹。
2.创建一个新的光学系统。
通过添加透镜和光源,在系统中创建起始点光源。
3.定义光束追踪模式。
选择要模拟的光束类型,如平行光束、点光源或散射光束。
4.设置透镜的参数。
选择所需的透镜类型,如凸透镜、凹透镜或棱镜,并设置其曲率半径和折射率。
5.添加其他光学元件。
根据系统设计的需要,添加其他光学元件,如滤光片、反射镜或光栅。
6.进行光束追踪和射线分析。
使用ZEMAX的射线追踪功能,可以模拟光线在系统中的传播和聚焦情况,并对系统的性能进行分析。
7.优化光学系统。
根据设计需求,使用ZEMAX的优化功能对光学系统进行优化,以改善其性能。
8.分析光学系统性能。
使用ZEMAX的分析工具,可以评估系统的像差、聚焦性能和光学质量等指标。
9.输出结果。
将光学系统的结果输出为图形、表格或文件,以便进一步分析和应用。
注意事项:1.在进行光学设计时,应尽可能符合光学系统的物理和几何规则。
2.在使用ZEMAX进行分析和优化时,应注意各个参数的相互影响,并合理选择优化策略。
3.在进行结果分析时,应根据具体的实际问题和设计目标,选择合适的指标和评估方法。
结论:通过本实验,我们学习了如何使用ZEMAX进行光学设计和分析。
ZEMAX提供了强大的功能和工具,可以帮助光学工程师有效地设计和优化光学系统。
光学设计软件的使用将大大提高光学工程师的工作效率和设计质量。
光学设计ZEMAX_实验讲义光学设计是一门涉及光的传播和光学元件设计的学科。
利用光的特性和光学元件的特性,可以设计出各种光学系统,实现不同的光学功能。
ZEMAX是一款强大的光学设计软件,它可以帮助工程师进行光学设计、性能仿真和优化等工作。
本实验讲义将介绍几个常见的光学设计实验,以帮助读者了解光学设计的基本原理和技术。
在进行这些实验之前,我们需要了解一些光学设计的基本概念和知识。
首先,光线是一个波动现象,可以用射线来近似描述。
光线在光学系统中的传播遵循光的几何光学原理。
其次,光学元件是一种能够对光线进行控制和操纵的物体,如透镜、棱镜和反射镜等。
光学系统是由多个光学元件组成的,可以实现不同的光学功能,如成像、聚焦和色散等。
首先我们将介绍透镜设计实验。
透镜是一种常见的光学元件,可以将光线汇聚或发散。
透镜的成像性能与其形状和折射率有关。
在透镜设计实验中,我们将使用ZEMAX软件,选择适当的透镜形状和折射率,设计一个能够将平行光线聚焦到一点的透镜系统。
通过调整透镜的形状和位置,我们可以改变光线的聚焦性能。
接下来是棱镜实验。
棱镜是一种能够使光线发生偏折和色散的光学元件。
在棱镜实验中,我们将使用ZEMAX软件,选择适当的棱镜材料和形状,设计一个能够对光线进行偏折和色散的棱镜系统。
通过调整棱镜的角度和位置,我们可以改变光线的偏折角和色散程度。
最后是反射镜实验。
反射镜是一种能够通过反射来改变光线传播方向的光学元件。
在反射镜实验中,我们将使用ZEMAX软件,选择适当的反射镜形状和材料,设计一个能够将光线反射到预定方向的反射镜系统。
通过调整反射镜的曲率和位置,我们可以改变光线的反射角度和聚焦性能。
在实验过程中,我们需要注意一些光学设计的基本原则和技巧。
首先,要保证光学系统的成像质量和性能。
成像质量可以通过调整光学元件的参数和位置进行优化。
其次,要考虑光学系统的光线传播路径和光束直径。
光线传播路径应该尽量简洁和对称,光束直径应该符合系统的要求。
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第一章ZEMAX软件简介 . (1)1.1 简介 (1)1.2 用户界面 (1)1.3 主视窗的操作(Main Windows Operations) (2)1.4 光学系统的建立 (3)1.4.1 设计要求 (3)1.4.2 初始结构 (3)1.4.3 其他光学特性参数输入方法 (4)1.4.4 ZEMAX中像质评价方法 (9)第二章ZEMAX优化与操作符 (21)2.1 Merit Function(评价函数)的构成要素 (21)2.2 评价函数的“默认”(缺省)构成方法 (21)2.3 修改成自定义评价函数法 (24)第三章像差设计在ZEMAX中的实现 (31)3.1 Default Merit Function和现有像差控制符的局限性 (32)3.1.1 轴上点的像差操作符的局限性 (32)3.1.2 轴外物点的像差操作符的局限性 (32)3.2 常见像差控制在评价函数中的实现 (33)3.2.1 轴上球差、色差的控制操作符 (33)3.2.2 轴外初级像差的控制操作符 (34)3.2.3 轴外物点视场孔径高级像差的定义及其控制操作符 (38)3.3 像差设计举例 (39)第四章像差设计实例 (49)4.1 望远镜物镜或准直物镜的设计 (49)i / 60ii / 60第一章ZEMAX软件简介1.1 简介ZEMAX Optical Design Program(ZEMAX)是由美国ZeMaX Development Corporation公司开发的专用光学设计软件包,软件逐步升级,我们使用的版本是2007。
ZEMAX是Windows平台上的视窗式的用户界面,操作习惯和快捷键风格如同Windows。
zemax实验zemax基本操作要点如要设计的系统要求:f’ = 200 mm,视场角2ω= 30o,D/f’=1/10。
物距为:(1)物距位于有限远,近轴放大率为1;(2)物距位于无限远。
(3)Fie(Field Data 视场)视场对话框可以确定视场点。
视场可以用Angle(角度)、Object Height(物高)、Paraxial Height(近轴像高)、Real Image Height(实际像高)这几种方式描述,具体情况根据系统特点选择。
设计视场的选择一般小视场光学系统(2ω<80°)0、0.707、1.0中等视场光学系统(80°<2ω<140°)0、0.5、0.707、0.866、1.0大视场光学系统(2ω>140°)0、0.3、0.5、0.7、0.85、1.0视场权重:默认为1,最后根据需要不断修改。
(4)Wav(Wavelength Data 波长)波长对话框用于设置波长、权重和主波长。
ZEMAX也提供已经选择好的波长,可以通过下拉菜单选择。
(select 一般选Fdc的visible)例:牛顿望远镜牛顿式由一个抛物面主镜和一块与光轴成45°的平面反射镜构成,如图所示。
抛物面能使无限远的轴上点在它的焦点F′成一个理想的像点。
第二个平面反射镜同样能理想成像。
焦距f=1000mm D/f=1/5(即D=200) R拦=40mm输入反射式物镜时,需注意以下几点:(1)反射镜的半径和其焦距有以下关系:f =r/2(即r=2000)(2)如果反射面为非球面需对Conic 数值进行修改。
(本题-1)Conic是非球面二次曲面系数Conic = 0 ——球面-1<conic<0——主轴在光轴上的椭球面< p="">Conic = -1 ——抛物面Conic < -1 ——双曲面(3)反射镜材料为MIRROR。
ZEMAX教学课程转自飞达光学网第一章引言关于本说明书ZEMAX有三种不同的版本:ZEMAX-SE(标准版本),ZEMAX-XE(扩展版本)和ZEMAX―EE(工程版本)。
本手册包括了所有三个版本的使用说明,当然,如文中所述,某些特征只对其中一个或两个版本是适用的。
如果它的性能可以用在ZEMAX-XE和ZEMAX―EE中,但不能用于ZEMAX-SE,本手册中会在描述该特性时,给出如下的标识:这一功能仅用在ZEMAX中的XE和EE版本。
如果一种功能能用在ZEMAX-EE,但不能用在ZEMAX-XE或ZEMAX―SE中,则会在手册中描述该特性的地方,给出如下的标识:这一功能仅用在ZEMAX中的EE版本。
请注意XE比SE更为高级。
那就是说SE能完成的XE一定能完成,除此之外还有扩展功能。
EE也比XE要高级。
这本手册概括了ZEMAX在Micoroft Windows和Windows NT操作系统中运行的三个版本。
ZEMAX能做什么?ZEMAX是一个用来模拟、分析和辅助设计光学系统的程序。
ZEMAX的界面设计得比较容易被使用,稍加练习就能很快地进行交互设计。
大部分ZEMAX的功能都用选择弹出或下拉式菜单来实现。
键盘快捷键可以用来引导或略过菜单,直接运行。
本手册提供了ZEMAX中的有关约定的解释,使用步骤的说明以及功能的描述。
ZEMAX不能做什么?ZEMAX程序或ZEMAX文件都不能教你如何去进行镜头或光学系统的设计。
虽然,ZEMAX 程序在进行光学系统的设计和分析的时候,可以帮助你做许多事情,但是设计者仍然是你。
ZEMAX文件并不是关于光学设计、术语以及方法的教程。
ZEMAX的用户可以获得技术上的支持,包括在使用过程中的帮助,但不包括基本的光学设计原理的指导。
如果,你在光学设计方面只有很少甚至根本就没有经验,你就需要去熟读有关这方面的许多好书。
下表列出了一些(但并非全部)可以帮你学习的书。
最主要的,ZEMAX并不能完全代替工程实践。