光学软件介绍

CODE VCODE 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。

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。

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和／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。

CODE V 用于成像光学系统和自由空间光子装置的优化、分析及公差分配。

巧妙、易用的用户界面，快速进行设计设置智能的默认值和创新的算法，从容获取精确结果无与伦比的优化和公差分配能力基于衍射的图像模拟，轻松呈现光学系统性能CODE V 含有数种独特、快速的算法，而其它软件要么不包括这些算法，要么实施得不够好。

CODE V 的全局优化使用了ORA 发明的算法。

该算法是唯一一种能够在复杂光学系统，包括变焦镜头上产生有用结果的商用算法。

工程师们可以使用这个功能生成初始设计，或者确认最终候选设计是否确实是最好的方案。

CODE V 的MTF 优化算法与使用有限差分算法的同类方案相比，速度更快且更加精确。

CODE V 的玻璃优化更是无出其右，尤其是对可见光谱带以外的光谱带。

CODE V 的主要公差功能使用波前差分算法，使得公差成为设计过程的一部分，而不是在设计结束时进行分析。

该算法可以比同类算法快好几个数量级，具体取决于系统的复杂程度。

利用这一超凡能力，工程师们在设计周期的最早期阶段即可确定能得到最佳实际制造性能的设计概念，从而获得最佳的产品设计。

OSLO1．OSLO 概述OSLO 是Optics Software for Layout and Optimization 的缩写。

OSLO 主要用于照相机、通讯系统、军事/空间应用、科学仪器中的光学系统设计，特别当需要确定光学系统中光学元件的最佳大小和外形时，该软件能够体现出强大的优势。

此外，OSLO也用于模拟光学系统的性能，并且能够作为一种开发软件去开发其他专用于光学设计、测试和制造的软件工具。

2．OSLO 的设计能力几乎任何一个涉及到光波传播的光学系统都可以使用OSLO进行设计，以下是一些典型的应用示例：·常规镜头Conventional Lenses·缩放镜头Zoom Lenses·高斯光束/激光腔Gaussian Beam/Laser Cavities·光纤耦合光学Fiber Coupling Optics·照明系统Illumination Systems·非连续传播系统Non-Sequential Propagation Systems·偏振光学Polarization-Sensitive Optics·高分辨率成像系统High-Resolution Imaging Systems此外，OSLO还可以设计具有梯度折射率表面、非球面、衍射面和光学全息、透镜矩阵、干涉测量仪等光学系统。

OSLO不适于波导设计，也不适于眼镜设计。

3．OSLO 的主要特征OSLO 是一个具有上千条内部命令和函数的非常大的程序，而且，OSLO的可执行模块能够被用户按规则进行修改和重新编译，因而，其功能非常强大。

以下是OSLO的一些总体特征概括：·具有透镜和材质数据库Lens and Material Databases·具有特殊表面数据Special Surface Data·缩放和多配置系统Zoom and Multiconfiguration Systems·透镜矩阵和非连续组件Arrays and Non-Sequential Groups·特殊孔径Special Apertures·公差和元件数据Tolerance and Element Data·偏振和光学薄膜Polarization and Thin Film Coatings·光线追迹Ray tracing·衍射和部分相干Diffraction and Partial Coherence·优化方法Optimization Methods·误差分析Tolerance Analysis·激光、光纤和高斯光束Lasers, Fibers, and Gaussian Beams·照明系统Illumination Analysis·完美透镜Perfect Lenses and Eikonals4．OSLO 与其他软件的比较尽管大多数光学设计软件具有一定的相似性，但是在功能上和设计方法上还是存在很大的差异。

OSLO在光学设计的“竞争”中已经成为一个主流的光学设计软件。

虽然OSLO 的历史可以追溯到二十世纪六十年代早期，但是它在本质上是一个面对对象的windows 程序，具有唯一的内置应用程序管理器/编译器，在桌面计算机上能够提供非常高的性能。

5．OSLO 的主要优点(1).以设计者为导向的设计风格。

OSLO 着重交互性的光学设计，在设计过程中，计算机向设计者提供容易理解的反馈信息。

这使得设计者能够及时作出取舍决定，选择最佳的解决方案。

OSLO 在使用交互性设计控制方面是独特的，这使得它的用户界面尽可能的直观。

?C 功能强大并且精确度高。

OSLO 使用先进的光学设计技术，包括多重优化和公差方法，高性能非连续光线追迹和随机的光源建模与分析。

OSLO 是第一个出现在桌面计算机上使用的严格的光学设计软件，并且与其他软件相比更得到广阔的发展。

(2).灵活性强。

OSLO 能够在世界范围内成为主导的设计工具的一个主要原因是，它很容易根据用户需要进行定制，并且能够将程序改编成特殊的需要。

这是因为OSLO 使用先进的软件技术，将Windows 的功能带进技术计算领域。

事实上，OSLO 提供的CCL 语言相对于Sun 公司的Java 语言或Microsoft的Visual Basic 以及其他光学设计软件的宏语言具有更好的灵活性。

ZEMAX 光学设计软件介绍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。

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，与其他软件不同的是ZEMAX 的CAD 转档程序都是双向的，如IGES 、STEP 、SA T 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 当前有：SE 及EE 两种版本。

ZEMAX可应用的领域及范围：常规相机镜头、数位相机镜头，观景窗…等镜头设计DVD 、VCD 读写头投影监视器照明系统干涉仪LEDLaser D iodeZEMAX功能说明：序列性（Sequential ）光线追迹大多数的成像系统都可由一组的光学表面来描述，光线按照表面的顺序进行追迹。

如相机镜头、望远镜镜头、显微镜镜头等。

ZEMAX 拥有很多优点，如光线追迹速度快、可以直接优化并进行公差计算。

ZEMAX 中的光学表面可以是反射面、折射面或绕射面，也可以创建因光学薄膜造成不同穿透率的光学面特性；表面之间的介质可以是等向性的，如玻璃或空气，也可以是任意的渐变折射率分布，折射率可以是位置、波长、温度或其它特性参数的函数。

同时也支持双折射材料，其折射率是偏振态和光线角度的函数。

在ZEMAX 中所有描述表面的特性参数包括形状、折射、反射、折射率、渐变折射率、温度系数、穿透率和绕射阶数都可以自行定义。

非序列性（Non-Sequential ）光线追迹很多重要的光学系统不能用Sequential 光线追迹的模式描述，例如复杂的棱镜、光机、照明系统、微表面反射镜、非成像系统或任意形状的对象等，此外散射和杂散光也不能用序列性分析模式。

这些系统要求用Non-Sequential 模式，光线是以任意的顺序打到对象上，Non-Sequential 模式可以对光线传播进行更细节的分析，包括散射光或部分反射光。

在进行Non-Sequential 追迹时，用ZEMAX 做的3D 固体模型的光学组件，可以是任意形状且支持散射、绕射、渐变折射率、偏振和薄膜，可用亮度学和辐射度学的单位。

Sequential 的光源在Sequential追迹中，光源由物面上的视场或Bitmap扩展光源定义。

有常规的点光源，视场点可由角度、物高、实际像高或近轴像高来定义；点光源可以用不同权重定义，还可以分别指定每个光源的渐晕，进而调整不同视场的相对照度或F/＃。

ZEMAX也支持像散或椭圆形状的二极体光源及扩展光源，这些光源允许使用者用ASCII码自行定义的，它类似于Bitmap图形，或用标准的Windows BMP或JPG格式而且各个象素上的光强度可以是不同的。

Non-Sequential 光源Non-Sequential 光源比Sequential 光源复杂得多。

Non-Sequential 光源一般是三维的，可以定义其输出的照度（单位为瓦或流明），它可用光源发出的光线数控制光源取样，还可分开控制显示的光线数及用于分析的光线数。

它可以同时使用多个光源，它们可以是相干的（需定义相干长度）或非相干的，也可以是单色的或复色的。

支持的光源有：点光源（uniform, cosine, or Gaussian）、椭圆面或实体、矩形面或实体、圆柱面或实体、半导体激光或数组、灯丝、自行定义(可以是任意的) 、以Radiant Imaging的Radiant SourceTM读取。