ZEMAX光学设计软件应用训练实验报告要点

实用文档应用光学实验报告姓名：xxx班级：xxx学号：xx实验目的1.了解学习使用zemax软件，并用zemax完成透镜实验。

2.了解学习使用tfcalc软件，并用tfcalc完成光学薄膜设计和分析实验。

实验内容1.应用zemax设计一个F/4的镜片，焦距为100mm，在轴上可见光谱范围内，使用BK7玻璃。

生成光学特性曲线，光程差曲线，点列图，并进行简单优化。

2.应用tfcalc设计一个光学薄膜，并进行分析。

实验过程任务一1.根据教程学习了解zemax。

2.首先，运行ZEMAX。

为系统输入波长，在第一个“波长”行中输入486，在第二行的波长列中输入587，最后在第三行输入656。

3.设置权重为1.0。

4.定义孔径。

由于需要一个F/4镜头，所以需要一个25mm的孔径。

5.增加第四个表面。

物体所在面为第0面，然后才是第1（STO是光阑面），第2和第3面（标作IMA）。

6.选用玻璃BK7。

并输入镜片厚度是4mm。

7.确定曲率半径，前面和后面的半径分别是100和-100，并输入一个100的值，作为第2面的厚度。

8.应用光线特性曲线图进行判断。

9.优化设计。

10.应用点列图及OPD图衡量光学性能。

任务二1.根据教程学习了解tfcalc。

2.运行tfcalc。

3.设置光薄膜层数。

4.设置每层所用的物质（如TIO2，SIO2等）。

5.运行获得分析曲线图。

实验结果任务一图一光线特性曲线图图二光线特性曲线图（纠正离焦后）图三像差图图四OPD图图五多色光焦点漂移图图六点列图任务二图七（选用6层薄膜，材料如图所示）说明：采用六层薄膜，介质分别为SIO2,TIO2，SIO2,TIO2，SIO2,TIO2。

图八（设置“反射”所得）说明：波长在400—700nm之间薄膜适合透射，在700—1200nm之间适合反射。

图九（设置“透射”所得）说明：波长在400—700nm之间透射率在90%—100%之间，适合透射，波长在700—1200nm之间透射率下降，适合反射。

第1篇一、实验目的1. 了解光学设计的基本原理和过程；2. 掌握光学设计软件（如ZEMAX）的基本操作和应用；3. 通过实验，提高对光学系统性能的评估和优化能力；4. 深入理解光学系统中的各类元件及其作用；5. 培养团队协作和实验操作能力。

二、实验器材1. 光学设计软件（ZEMAX）；2. 相关光学元件（透镜、棱镜、光阑等）；3. 光具座、读数显微镜等辅助仪器；4. 设计说明书和镜头文件。

三、实验内容1. 光学系统设计思路（1）系统结构框图：设计一个简单的光学系统，包括物镜、目镜、光阑等元件，使系统成正像。

（2）系统结构设计：根据系统结构框图，设计物镜、目镜、光阑等元件的几何参数，并确定系统的主要技术参数。

2. 镜头设计（1）物镜设计：根据设计要求，选择合适的物镜类型，确定物镜的焦距、孔径、放大率等参数。

（2）目镜设计：根据设计要求，选择合适的目镜类型，确定目镜的焦距、放大率等参数。

3. 系统优化（1）优化物镜和目镜的几何参数，提高成像质量。

（2）优化系统整体性能，如分辨率、对比度等。

4. 仿真分析（1）使用ZEMAX软件进行光学系统仿真，观察成像质量。

（2）分析仿真结果，对系统进行进一步优化。

5. 实验报告撰写（1）总结实验过程中遇到的问题及解决方法。

（2）对实验结果进行分析和讨论。

四、实验步骤1. 设计光学系统结构框图，确定系统的主要技术参数。

2. 在ZEMAX软件中建立光学系统模型，设置物镜、目镜、光阑等元件的几何参数。

3. 优化物镜和目镜的几何参数，提高成像质量。

4. 优化系统整体性能，如分辨率、对比度等。

5. 使用ZEMAX软件进行光学系统仿真，观察成像质量。

6. 分析仿真结果，对系统进行进一步优化。

7. 撰写实验报告，总结实验过程、结果及分析。

五、实验结果与分析1. 实验结果（1）物镜焦距：f1 = 100mm；（2）目镜焦距：f2 = 50mm；（3）放大率：M = 2；（4）分辨率：R = 0.1mm；（5）对比度：C = 0.8。

zemax课程设计实验报告一、教学目标本课程旨在通过学习Zemax课程设计实验报告，让学生掌握光学设计的基本原理和方法，培养学生运用Zemax软件进行光学系统设计和分析的能力。

1.掌握光学基本概念和原理，如透镜、镜片、光路等。

2.熟悉Zemax软件的操作界面和功能。

3.了解光学系统设计的基本步骤和方法。

4.能运用Zemax软件进行简单光学系统的设计和分析。

5.能根据设计要求，优化光学系统性能。

6.能撰写简单的Zemax课程设计实验报告。

情感态度价值观目标：1.培养学生对光学学科的兴趣和好奇心。

2.培养学生团队合作精神和自主学习能力。

3.培养学生关注实际问题，运用所学知识解决实际问题的意识。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括光学基本概念、Zemax软件操作、光学系统设计方法和实验报告撰写。

1.光学基本概念：包括透镜、镜片、光路等基本知识。

2.Zemax软件操作：学习Zemax软件的操作界面、功能和基本操作。

3.光学系统设计方法：学习光学系统设计的基本步骤和方法，如系统需求分析、光学元件选型、光学设计等。

4.实验报告撰写：学习如何撰写Zemax课程设计实验报告，包括实验目的、原理、过程、结果和结论等。

三、教学方法本课程采用讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性。

1.讲授法：用于讲解光学基本概念、原理和Zemax软件操作方法。

2.讨论法：用于探讨光学系统设计方法和实验报告撰写技巧。

3.案例分析法：分析实际案例，让学生了解光学系统设计的应用和实际意义。

4.实验法：让学生动手实践，培养实际操作能力和解决实际问题的能力。

四、教学资源本课程所需教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。

1.教材：选用《Zemax课程设计实验报告》教材，用于指导学生学习光学基本概念和Zemax软件操作。

2.参考书：提供相关光学设计和Zemax软件使用的参考书籍，丰富学生的知识储备。

ZEMAX实验报告一、引言ZEMAX是一款常用于光学系统设计和优化的软件工具。

本实验旨在通过使用ZEMAX软件，设计并验证一个简单的光学系统，以加深对光学器件的理解，并掌握ZEMAX软件的使用方法。

本实验采用的光学系统为凸透镜成像系统。

二、实验目的1. 了解并熟悉ZEMAX软件的界面和基础操作方法。

2. 设计一个简单的凸透镜成像系统。

3. 验证设计成像系统的成像质量，并进行优化。

三、实验步骤1. 打开ZEMAX软件，进入新建系统的界面。

2. 选择光源，设置波长、光强等参数。

4. 添加目标平面和接收面，调整其位置和大小。

5. 进行光线追迹和模拟，分析成像效果。

6. 优化系统，调整凸透镜参数，如位置、厚度，以改善成像质量。

7. 记录和分析实验结果。

四、实验结果根据实验步骤，设计并模拟了一个凸透镜成像系统。

经过优化调整后，系统的成像质量得到了明显的提高。

在最终模拟结果中，目标物体能够清晰地成像在接收面上，成像质量较高。

五、讨论分析本实验通过使用ZEMAX软件设计和优化了一个简单的凸透镜成像系统。

通过实验结果可以发现，ZEMAX软件具有较高的计算精度和可视化效果，能够有效地进行光学系统的设计和分析。

通过不断调整凸透镜参数，我们成功改善了系统的成像质量，证明了ZEMAX软件在光学系统优化中的实用性。

六、结论通过本次实验，我们了解并掌握了ZEMAX软件的基础操作方法，并成功设计和优化了一个凸透镜成像系统。

实验结果表明，ZEMAX软件能够较好地模拟和分析光学系统，为光学器件的设计和优化提供了有力的工具。

1. ZEMAX软件使用手册。

2. 光学设计与光子技术教材。

八、致谢感谢指导老师对本实验的支持和指导，也感谢实验室的同学们在实验过程中的合作和协助。

第1篇一、实验目的1. 理解光学系统设计的基本原理和方法。

2. 掌握光学设计软件的使用，如ZEMAX。

3. 学会光学系统参数的优化方法。

4. 通过实验，加深对光学系统设计理论和实践的理解。

二、实验器材1. ZEMAX软件2. 相关实验指导书3. 物镜镜头文件4. 目镜镜头文件5. 光学系统镜头文件三、实验原理光学系统设计是光学领域的一个重要分支，主要研究如何根据实际需求设计出满足特定要求的成像系统。

在实验中，我们将使用ZEMAX软件进行光学系统设计，包括物镜、目镜和光学系统的设计。

四、实验步骤1. 设计物镜（1）打开ZEMAX软件，创建一个新的光学设计项目。

（2）选择物镜类型，如球面镜、抛物面镜等。

（3）设置物镜的几何参数，如半径、厚度等。

（4）优化物镜参数，以满足成像要求。

2. 设计目镜（1）在ZEMAX软件中，创建一个新的光学设计项目。

（2）选择目镜类型，如球面镜、复合透镜等。

（3）设置目镜的几何参数，如半径、厚度等。

（4）优化目镜参数，以满足成像要求。

3. 设计光学系统（1）将物镜和目镜的镜头文件导入ZEMAX软件。

（2）设置光学系统的其他参数，如视场大小、放大率等。

（3）优化光学系统参数，以满足成像要求。

五、实验结果与分析1. 物镜设计结果通过优化，物镜的焦距为100mm，半视场角为10°，成像质量达到衍射极限。

2. 目镜设计结果通过优化，目镜的焦距为50mm，半视场角为10°，成像质量达到衍射极限。

3. 光学系统设计结果通过优化，光学系统的焦距为150mm，半视场角为20°，成像质量达到衍射极限。

六、实验总结1. 通过本次实验，我们掌握了光学系统设计的基本原理和方法。

2. 学会了使用ZEMAX软件进行光学系统设计。

3. 加深了对光学系统设计理论和实践的理解。

4. 提高了我们的动手能力和团队协作能力。

5. 为今后从事光学系统设计工作打下了基础。

注：本实验报告仅为示例，具体实验内容和结果可能因实际情况而有所不同。

ZEMAX实验报告一、实验目的本实验旨在通过使用ZEMAX光学设计软件，了解和掌握光学系统的设计与分析方法，并通过实际操作掌握ZEMAX软件的使用技巧。

二、实验原理三、实验内容1.安装和熟悉ZEMAX软件。

首先进行软件的安装和启动，并浏览和熟悉软件的界面和功能按钮。

2.构建简单光学系统。

根据实验要求，通过添加光学元件和定义其参数，构建一个简单的光学系统。

3.分析光学系统的性能。

使用ZEMAX软件对光学系统的像差、光斑大小等性能进行分析。

4.优化光学系统的设计。

根据分析结果，对光学系统进行调整和优化，以使其性能达到要求。

四、实验步骤1.打开ZEMAX软件，并新建一个光学系统文件。

2. 添加光学元件。

点击“Add Surface”按钮，在光学系统中添加透镜、曲面、衍射光栅等光学元件。

3.定义光学元件的参数。

根据实际需求，输入光学元件的曲率、厚度、折射率等参数。

4. 设置光学系统的光源。

点击“Source”按钮，并设置光源位置和光束发散角度等参数。

5. 进行光线追迹。

点击“Ray Trace”按钮，在光学系统中发射光线并追踪光线的传播路径。

6.分析光学系统性能。

根据光线追踪结果，使用ZEMAX软件对光学系统的像差、光斑大小等性能进行分析。

7.优化光学系统设计。

根据分析结果，适当调整光学系统中的光学元件参数，使光学系统性能达到要求。

8.导出分析结果。

最后可以将优化后的光学系统性能结果导出为报告或图表。

五、实验结果和分析通过使用ZEMAX软件进行光学系统设计和分析的实验，我们可以得到光学系统的像差、光斑大小等性能指标。

通过分析结果，可以发现光学系统的设计是否满足了要求，并根据需求对光学系统进行调整和优化。

在优化光学系统设计的过程中，我们可以通过改变曲率、厚度和折射率等参数来调整光学元件的性能。

通过不断迭代优化，可以使光学系统的准确度和性能得到改善。

六、实验总结通过本次实验，我们了解和掌握了ZEMAX光学设计软件的使用方法，并通过实际操作进行了光学系统的设计和分析。

ZEMAX光学设计报告一、引言ZEMAX是一种广泛应用于光学设计和仿真的软件工具，它提供了一系列功能强大的工具和算法，可以帮助光学工程师进行光学系统的设计、优化和分析。

本报告将介绍使用ZEMAX进行的光学设计，并详细阐述设计的目的、方法和结果。

二、设计目的本次光学设计的目的是设计一种能够产生高质量成像的透镜系统。

通过使用ZEMAX软件进行光学设计和优化，我们希望能够在保持高分辨率和低畸变的同时，尽可能减小像差和光能损失，实现最佳成像效果。

三、设计方法1.初始设计：根据设计要求和限制条件，我们首先进行了初步的系统设计。

选取了适当的光学元件，如凸透镜、凹透镜、平面镜等，通过摆放和调整位置来搭建初始的光学系统。

2. Ray Tracing：使用ZEMAX的Ray Tracing功能，我们可以模拟光线在光学系统中的传播和反射。

通过调整折射率、半径和曲率等参数，我们可以对光线进行控制和优化，实现所需的成像效果。

3. Aberration Analysis：使用ZEMAX的Aberration Analysis功能，我们可以对系统的像差进行分析。

通过查看球差、色差、像散、畸变等参数，我们可以对光学系统进行调整和优化，以提高成像的质量和准确性。

4. Optimization：在初步设计和光线追迹分析的基础上，我们使用ZEMAX的优化功能来调整光学系统的各个参数，以达到最佳的成像效果。

通过设置目标函数和约束条件，优化算法可以在设计空间中最优解，帮助我们找到最佳的设计方案。

5. Iterative Refinements：根据优化结果，我们进行了反复的调整和优化，以进一步改善光学系统的成像效果。

通过多次迭代，我们逐渐接近最优解，达到了设计要求。

四、设计结果通过使用ZEMAX进行光学设计和优化，我们成功地设计出了一种可以产生高质量成像的透镜系统。

经过多次优化和迭代，我们达到了如下设计目标：1.高分辨率：经过系统优化，我们成功降低了球差和色差等像差，提高了光学系统的分辨率。

ZEMAX光学设计报告一、引言光学设计是光学工程师进行光学系统设计的重要工作。

在光学设计中使用的软件工具众多，其中一种常用的软件是ZEMAX。

本报告将介绍使用ZEMAX进行光学设计的方法，并通过一个实例来展示其应用。

二、ZEMAX光学设计1.建模在使用ZEMAX进行光学设计之前，首先需要进行系统的物理建模。

在ZEMAX中，通过定义光学元件（如透镜、镜面等）的物理属性和位置来建立光学系统模型。

可以通过输入几何参数、折射率、表面形态等信息来定义各个光学元件，并通过图形界面进行可视化设置。

2.优化光学系统的优化是光学设计的核心任务之一、在ZEMAX中，可以通过调整光学元件的位置、物理参数等来优化系统的性能。

可以设置优化目标，比如最小化像差、最大化能量聚焦等，然后通过ZEMAX的优化算法进行自动求解，得到最优解。

3.分析ZEMAX还提供了各种分析工具，可以对光学系统进行性能评估。

例如，可以通过光线追迹分析来研究几何光学传输过程，可以通过波前分析来评估系统的像差，可以通过MTF（调制传递函数）分析来评估系统的分辨力等。

这些分析工具有助于工程师对设计系统的性能进行评估和改进。

三、实例展示为了更好地展示ZEMAX的应用，我们以光学显微镜的设计为例进行介绍。

1.建模首先，在ZEMAX中建立光学系统模型。

我们可以通过输入光学元件的参数，比如透镜的曲率半径、厚度等来定义系统的物理属性。

然后，使用图形界面将这些光学元件拖拽到适当的位置，形成光学系统的结构。

2.优化接下来，我们可以通过优化光学系统的性能来改进设计。

比如，可以通过调整透镜的位置、厚度等参数来最小化系统的像差、最大化系统的分辨率等。

在ZEMAX中，可以设置优化目标并选择适当的优化算法，然后让软件自动进行求解。

在求解过程中，可以通过ZEMAX提供的分析工具对系统进行实时评估。

3.分析最后，我们可以使用ZEMAX提供的分析工具对设计好的系统进行性能评估。

比如，可以通过光线追迹分析来确定光学系统的传输特性，可以通过MTF分析来评估系统的分辨能力等。

课 程 设 计光学显微镜设计设计题目学 号专业班级指导教师学生姓名 测量显微镜根据学号得到自己设计内容的数据要求：1.目镜放大率10(即焦距25）2.目镜最后一面到物面距离1103.对准精度1.2微米按照实验步骤，先计算好外形尺寸。

然后根据数据要求选取目镜与物镜。

我先做物镜。

因为这个镜片比较少。

按物镜放大率选好物镜后，将参数输入。

简单优化，得到比较接近自己要求的物镜。

然后做目镜，同样的做法，这个按照焦距选目镜，将参数输入。

将曲率半径设为可变量，调入默认的优化函数进行优化。

发现“优化不了”，所有参数均没有变化。

而且发现把光源放在“焦点”位置，目镜出射的不是平行光。

我百思不得其解。

开始认为镜头库的参数可能有问题。

最后我问老师，老师解释，那个所谓的“焦点”其实不是焦点，我错误的把“焦点”到目镜第一个面的距离当成了焦距。

这个目镜是有一定厚度的，不能简单等效成薄透镜。

焦点到节点的距离才是焦距。

经过老师指点后，我尝试调节光源到目镜第一面的距离，想得到出射平行光，从而找到焦点。

但这个寻找是很费力气的，事倍功半。

老师建议我把目镜的参数倒着顺序输入参数。

然后用平行光入射，然后可以轻松找到焦点。

但是，按照这个方法，倒着输入参数，把光源放在无限远的地方（平行光入射），发现光线是发散的。

不解。

还是按照原来的方法。

把光源放在目镜焦点上，尽量使之出射平行光。

然后把它与优化好的物镜拼接起来。

后来，加入理想透镜（会聚平行光线），加以优化。

还有一个问题，就是选物镜的时候，发现放大倍率符合了自己的需求，但工作距离与共轭距，不符合自己的要求。

这个问题在课堂上问过老师，后来经老师指点，通过总体缩放解决。

物镜参数及优化函数物镜（未缩放）物镜ray 物镜点列图物镜参数物镜各窗口目镜镜片参数目镜2D光路（未缩放）物镜各参数物镜加理想透镜优化物镜加理想透镜优化（ray）物镜加理想透镜优化（spt）显微镜显微镜光路及总体长度显微镜各参数显微镜加理想透镜，光线会聚（layout）显微镜加理想透镜（ray）显微镜加理想透镜（spt）显微镜加理想透镜（参数情况）总的来说这次实验，还是还是比较成功的。

东莞理工学院ZEMAX光学设计软件应用训练实验报告四、实验步骤1、运行zemax。

2、输入波长数据：选择"系统（System）”菜单下的"波长（Wavelengths）”。

屏幕中间会弹出一个"波长数据（Wavelength Data）”对话框。

用鼠标在第二和第三行的"使用（Use）”上单击一下，将会增加两个波长使总数成为三。

在第一个“波长”行中输入0.486;在第二行的波长列中输入0.587 ；在第三行输入0.656。

“权重（Weight）”让所有的权为1.0,单击OK。

3、输入镜片数据：定义一个孔径，选择“系统”中的“通常（Gen era）'菜单项，出现“通常数据（Ge neral Data）”对话框，单击“孔径值（Aperture Value）” 一格，输入一个值：25。

插入面，只需移动光标到像平面（最后一个面）的“无穷（Infinity ）”之上，按INSERT键（Edit菜单里面也有in sert操作）。

移动光标到第一面的“玻璃（Glass）”列，输入“ BK7”并敲回车键，厚度列输入4,半径是100。

移动光标到第二面的“玻璃（Glass）”列，输入“ SF1 ”并敲回车键，厚度3,半径-100。

移动光标到第三面厚度100,半径-100。

注意缺省的单位是毫米。

4、 光学性能分析：选择“分析（Analysis ）”菜单，然后选择“图（Fan ）”菜单，再选择“光线像 差（Ray Aberration ””。

得到光线特性曲线图，光线特性曲线通过原点的倾斜表示有离焦现象存在。

5、 优化离焦：在第2面的厚度上双击，弹出 solve 对话框，显示“固定”，在下拉框上单击，将 solve 类型改变为“边缘高度”， 点击OK 从光线特性曲线窗口菜单， 单击“更新”。

离焦已消失，主要的像差是球差。

6、 优化像差：将光标移到第1面的半径这一列，然后按 ctrl-z ，出现“v ”表示一个可变的参量。

实验名称：光学系统设计实验日期：2023年4月10日实验地点：光学实验室实验人员：张三、李四、王五一、实验目的1. 熟悉光学系统设计的基本原理和方法。

2. 学会使用光学设计软件进行光学系统的设计。

3. 通过实验，提高对光学系统性能参数的评估能力。

二、实验原理光学系统设计是根据光学系统的性能要求，运用光学原理和设计方法，选择合适的元件，确定光学系统的结构参数和光学元件的尺寸。

本实验采用ZEMAX软件进行光学系统设计。

三、实验内容1. 设计一个具有特定性能要求的光学系统。

2. 使用ZEMAX软件进行光学系统设计。

3. 优化光学系统，提高其性能。

4. 分析光学系统的性能参数。

四、实验步骤1. 设计光学系统根据实验要求，设计一个成像系统，要求物距为100mm，像距为150mm，放大倍数为1.5倍，系统分辨率为0.1角秒。

2. 使用ZEMAX软件进行光学系统设计（1）创建新的光学设计项目，设置系统参数。

（2）选择合适的透镜材料，创建透镜元件。

（3）根据设计要求，设置透镜的尺寸和位置。

（4）创建光阑，设置光阑的位置和尺寸。

（5）创建探测器，设置探测器的尺寸和位置。

3. 优化光学系统（1）调整透镜的形状和位置，优化系统性能。

（2）调整光阑的位置和尺寸，提高系统分辨率。

（3）调整探测器的位置和尺寸，提高系统成像质量。

4. 分析光学系统的性能参数（1）计算系统的MTF（调制传递函数）和ROI（光圈直径）。

（2）分析系统的像差，包括球差、彗差、场曲、畸变等。

（3）计算系统的入射光束和出射光束的传播方向和光强分布。

五、实验结果与分析1. 光学系统设计结果根据实验要求，设计了一个成像系统，其物距为100mm，像距为150mm，放大倍数为1.5倍，系统分辨率为0.1角秒。

使用ZEMAX软件进行设计，最终得到一个满足要求的光学系统。

2. 光学系统性能分析（1）MTF分析：根据ZEMAX软件的计算结果，该系统的MTF在0.1角秒处达到0.25，满足设计要求。

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。

本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==zemax实验报告篇一：ZEMAX 实验报告基于基本透镜组的照相物镜设计Zemax设计报告徐昕 10272055设计目的通过对设计一个以基本透镜组为基础的照相物镜，学会Zemax软件的基本应用及操作。

设计要求设计一个照相物镜，系统焦距f’=9mm，相对孔径1:4设计过程1.系统建模1.1选取初始结构从《光学设计手册》（李士贤，郑乐年编，北京理工大学出版社，1990）中选取了一个1.2系统特性参数输入在General系统通用数据对话框中设置孔径和玻璃库，如图1-1，图1-2。

打开视场设定对话框设置5个视场，如图1-3。

打开波长设定对话框点击“Select>>F,d,C(visible)”自动加入三个波长，如图1-4。

表1-1图 1- 1图 1- 2图1- 3图1- 41.3初始结构输入对照表1-1，在Lens Data Editor中输入初始结构，如图1-5。

利用Zemax中的“solve”功能，求解透镜组最后一面的厚度。

选取需要设计的单元格，在“Solve”中选取“Thickness”，弹出“Thickness Solve on surface 7”求解对话框。

在对话框“Solve type”中选择“Marginal ray height”，将“Height”值输入为“0”，表示将像面设置在边缘光线聚焦的像方焦平面上，如图1-6，图1-7。

图 1-5图1-6图 1-71.4调整系统焦距打开“System Data”系统数据报告窗口，查看系统现有焦距，为65.65414mm，如图1-8，与设计要求不符，需要通过缩放功能进行调整。

选择“Tools>>Scale Lens”,缩放因子为9/65.65414=0.137082，在Scale By Factor缩放因子后填入0.137082，如图1-9。

实验报告题目：光学显微镜系统设计实验一、实验目的1. 理解光学系统设计的基本步骤和原理。

2. 学会运用光学设计软件进行光学系统设计。

3. 熟悉光学元件的选用和光学系统的优化方法。

4. 掌握光学系统性能参数的评估和调整技巧。

二、实验器材1. 光学设计软件：ZEMAX2. 相关实验指导书3. 光学元件：物镜、目镜、分划板、斯米特屋脊棱镜等4. 光具座：二维滑块支架、一维滑块支架5. 待测物体三、实验原理光学显微镜系统主要由物镜、目镜、分划板、斯米特屋脊棱镜等光学元件组成。

实验中，我们通过ZEMAX软件进行光学系统设计，实现物镜对物体的放大成像，并通过目镜观察放大后的图像。

四、实验步骤1. 设计说明书和镜头文件：根据实验要求，设计说明书和镜头文件应包括物镜镜头文件、目镜镜头文件和光学系统镜头文件。

2. 部分技术参数选择：目镜放大率为10倍，目镜最后一面到物面沿光轴的几何距离为280毫米，对工件实边缘的对准精度为2.2微米。

其他参数根据实验要求自定。

3. 系统结构设计思路：a. 系统结构框图：物体经物镜所成的放大的实像与分划板重合，两者一同经目镜成一放大的虚像。

b. 棱镜选择：采用斯米特屋脊棱镜，使系统成正像，并且使光路转折45角，以便于观察和瞄准。

c. 物镜系统设计：采用物方远心光路，即孔径光阑位于物镜像方焦面上，避免景深影响瞄准精度。

4. 光学元件选用和优化：a. 物镜：选择焦距适中、成像质量高的物镜。

b. 目镜：选择放大倍数合适、视场较大的目镜。

c. 斯米特屋脊棱镜：选择折射率适中、夹角较小的斯米特屋脊棱镜。

d. 光学系统优化：通过ZEMAX软件对光学系统进行优化，使系统性能达到最佳。

5. 性能参数评估和调整：a. 评估系统性能参数，如放大率、视场、分辨力等。

b. 根据评估结果，对光学元件进行适当调整，提高系统性能。

五、实验结果与分析1. 设计的显微镜系统放大倍数为100倍，视场为5毫米，分辨力为0.2微米。

实验十一学系统设计软件Zemax应用——单透镜设计设计性实验一、实验目的掌握zemax光学设计软件的使用，能进行光学器件的设计和仿真，理解各种光学设计的基本分析原理，了解像差的基本概念、意义。

二、实验内容设计一个校正球差的消色差双胶合镜，作为望远镜物镜。

R=10 cm，c1=0.002957 cm-1，c2=-0.020184 cm-1，c3=-0.00771 cm-1。

厚度t1=1.9 cm，t2=1.3 cm。

玻璃选择：第一透镜选BaK1 （1.5725、57.55），第一透镜选BaSF2 （1.66446、35.83）。

如图所示。

三、实验仪器计算机、自由空间光学系统设计软件Zemax。

四、实验原理几何光学设计主要采用光线追迹法（Ray tracing）来分析光线在光学系统中的传输路径。

通过光线追迹法可以确定系统的一些基本参数，如焦距、光阑，入射光瞳、出射光瞳、入射窗、出射窗等。

通过光线追迹法还可以分析系统像差。

五、实验步骤步骤一：创建设计建立新文件，并保存。

步骤二：系统参数设置1 将单位设置为毫米，将入射光瞳半径设置为100毫米。

方法：System-General。

如下图。

2 对计算视场进行设计，设置了两个视场，本系统中视场的影响不大，因为物处于无穷远。

方法：System-Fields。

如下图。

步骤三：面输入输入三个面，如图所示。

插入光学面的方法为：Edit-Insert Surface或Edit-Insert After。

编辑好透镜数据之后可以查看透镜的光学结构，方法为：Analysis-Layout-2D Layout。

步骤四：系统参数计算计算系统数据的方法：Report-System Data。

结果一般如下图所示。

我们记录几个数据：EFL、BFL、入瞳直径、出瞳位置与直径。

计算光线追迹数据的方法：Analysis-Calculations-Ray trace。

我们只查看近轴光线数据，一般如下图所示。

zemax实验（1）镜头参数输入：在zema某中，对镜头参数输入有如下约定：1）透镜表面个数（面数）2）符号规则：曲率半径r：如曲率中心位于镜片表面右侧，则曲率半径为正；反之为负厚度d：如下一表面位于当前表面的右侧，则两表面之间的厚度为正；否则为负(2)Gen(GeneralLenData通用)这个按钮用于调用系统数据对话框，它用来定义作为整个系统的公共数据，而不是仅仅与单个面有关的数据。

常用的选项有以下几个：1)Aperture(孔径)系统孔径表示在光轴上通过系统的光束大小。

要设置系统孔径，需要定义系统孔径类型和系统孔径值。

ApertureType：EntrancePupilDiameter(入瞳直径)ImageSpaceF/#(像空间F/#)ObjectSpaceNumericalAperture(物空间数值孔径)FloatByStopSize(随光阑浮动)Para某ialWorkingF/#(近轴工作F/#)ObjectConeAngle(物方锥角)2)RayAiming(光线校准)如果光线校准关闭，ZEMA某将会以光线充满入瞳为来确定进入系统的光线方向以及能量大小。

当RayAiming分别为Para某ial和Real时，光线分别按照近轴和实际光线追迹方式。

光线充满光阑Stop面。

某Rayaiming使用前应通过Analyi——Fan——PupilAberration先查看一下入瞳象差某当系统的F/#较小时，使用Para某ialRayAiming会引起较大的误差，应使用RealRayAiming。

（3）Fie(FieldData视场)视场对话框可以确定视场点。

视场可以用Angle(角度)、ObjectHeight(物高)、Para某ialHeight(近轴像高)、RealImageHeight(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。

1. 了解光学系统设计的基本原理和方法。

2. 熟悉光学设计软件（如ZEMAX）的操作，掌握基本的光学设计流程。

3. 学会应用光学设计软件进行光学系统设计，并优化系统性能。

4. 分析实验结果，总结光学系统设计经验。

二、实验器材1. 光学设计软件（如ZEMAX）2. 实验指导书3. 相关光学元件（如透镜、棱镜、分划板等）三、实验内容1. 设计一个显微镜光学系统，包括物镜、目镜和光学系统镜头文件。

2. 根据实验要求，设置以下参数：（1）目镜放大率：10倍（2）目镜最后一面到物面沿光轴的几何距离：280毫米（3）对工件实边缘的对准精度：2.2微米（4）视场大小：自定，尽可能大，一般达到商用仪器的一半（5）是否加棱镜：可加棱镜，折转角大小自定，棱镜可按等效玻璃板处理（6）是否加CCD：可加CCD3. 设计系统结构框图，并绘制系统结构图。

4. 设计物镜系统，采用物方远心光路，即孔径光阑位于物镜像方焦面上。

5. 设计目镜系统，根据目镜放大率和物镜成像位置，确定目镜的焦距和成像位置。

6. 对物镜和目镜进行整体优化或独立优化。

7. 分析实验结果，总结光学系统设计经验。

1. 打开光学设计软件（如ZEMAX），创建新的光学系统项目。

2. 添加光学元件，包括物镜、目镜和光学系统镜头文件。

3. 设置光学元件的参数，如焦距、半径、折射率等。

4. 设计系统结构，根据实验要求，调整光学元件的位置和距离。

5. 运行优化算法，对光学系统进行优化。

6. 分析实验结果，如成像质量、视场大小、对准精度等。

7. 根据实验结果，调整光学元件参数和系统结构，进一步优化光学系统。

8. 完成实验报告，总结实验结果和经验。

五、实验结果与分析1. 成像质量：通过优化算法，使成像质量达到最佳状态，如对比度、分辨率等。

2. 视场大小：根据实验要求，设置视场大小，确保观察范围足够。

3. 对准精度：通过优化光学系统，提高对准精度，满足实验要求。

4. 优化经验：在实验过程中，总结以下优化经验：（1）合理设置光学元件参数，如焦距、半径、折射率等。

ZEMAX实验——双胶合镜头（a doublet）摘要一个双胶合镜头是由两片玻璃组成，通常粘在一起，所以他们有相同的曲率。

利用不同玻璃的色散性质，一阶色差可以被矫正。

也就是说，需要得到抛物线形的多色光焦点漂移图，而不是直线的，这反过来会产生较好的像质。

在保持100mm焦距和在轴上的设计要下，将会加入视场角。

同时定义边缘厚度解，使产生图层和视场曲率图，并分析双胶合镜头的出光效果。

关键词：ZEMAX光学设计；双胶合镜头；成像分析目录1 引言 (II)2 实验目的.................................. 错误！未定义书签。

3 实验原理分析 (2)4 实验步骤 (3)5 实验结果.................................. 错误！未定义书签。

1 引言ZEMAX是美国Focus Software Inc.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，是一套可以运算sequential及Non-Sequential的软件。

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、公差以及报表整合在一起。

ZEMAX 不只是透镜设计软件而已，更是全功能的光学设计分析软件，具有直观、功能强大、灵活、快速、容易使用等优点，与其它软件不同的是ZEMAX的CAD转文件程序都是双向的，如IGES、STEP、SAT 等格式都可转入及转出。

而且 ZEMAX可仿真 Sequential 和 Non-Sequential 的成像系统和非成像系统。

ZEMAX光学设计程序是一个完整的光学设计软件，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。

包括光学设计需要的所有功能，可以在实践中对所有光学系统进行设计，优化，分析，并具有容差能力，所有这些强大的功能都直观的呈现于用户界面中。

ZEMAX实训总结与思考
ZEMAX是一款使用光线追迹的方法来模拟折射，反射，衍射和偏振的各种序列和非序列光学系统的设计和仿真软件。

在通过上学期的物理光学和几何光学的课程学习，我们已经拥有了一定的光学理论基础，但是却缺乏相应的实践与锻炼，本学期通过对emax 软件的学习使用，一方面增加了我们对该软件的熟练使用，另一方面也使得我们对光学知识有了更深一层的理解与综合应用。

在本课程的初始，我们首先在老师的带领下，对上学期的部分光学知识进行了回顾，然后才正式地进入了emax软件的入门学习。

在emax的入门学习阶段，我们通过老师的帮助指导下，对emax进行了初步的认识。

在该阶段，我们通过练习，了解了界面主窗口菜单的各项功能及相应的操作。

一些常用的操作与功能也在大量的练习中愈发熟悉，如对数值孔径，视场，波长等的操作。

在老师的讲解下，我们熟练掌握了大量光学行业中约定的解释，如优化，公差分析等；还有一些对各个对话窗口的操作，如镜头数据，波长数据等。

通过对emax入门阶段的学习，使得我们对接下来的更深入的学习也拥有了一定的基础，更是极大地提高了我们对光学系统设计的兴趣。

接下来，我们则是对像质评价和相差校正等知识进行了学习和操作。

ZEMAX提供了丰富的像质评价目标，如评价小像差系统的波像差，包围圆能量集中度，评价大像差系统的mf，几何像差评价方法等。

而通过学习我们也得知，像质评价的结果表现形式也是多种多样的，既有各种直观的图形表示方法，也有详细的数据报表。

在像差校正的相关章节中，我们首先对基本的初级像差的基本知识进行了学习。

了解各种像差产生的原因，如球差，慧差，像散，畸变等的像差理论。