Zemax软件设计教程_3(长春光机所)
Zemax软件设计教程_3
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
在3D视图中设置选择所有组态，更新视图
在各组态中镜面及像面尺寸是不同的我们 可以使用“Maximum” solve令其固定
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
对多个组态进行优化
打开优化函数编辑器MFE，首先建立默认优化函数
在Surface选项卡中 可以选择 HEXAGON.UDA
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
在LDE中输入以下表面
将第6面反射镜表面设置为Irregular surface 并将semi-diameter 修改为 150mm
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
这里为减小设计量做一些假定
只设计抛物面主镜，不考虑整个望远系统中的其他表面
每一块拼接镜是不可变形的 对于每块拼接镜将只设置X/Y方向的倾斜并不引入平移 整个镜面由19块拼接镜组成，我们需要手动输入这些参数，对于更多 数量的拼接镜可以使用ZPL宏语言进行编辑 拼接镜的位置使用decenter 参数关联 由Zemax生成模拟大气影响的随机像差
在第5面上设置position solve使3~5 面间距始终为2100
在第2面上设置glass solve为model 确认以下参数
设置反射镜厚度
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
在多重结构中设置不同的decenter 来实现多片拼接镜 使用两个Coordinate Break 面分别恢复decenter和tilt
在这一部分我们将学习设置一个±5°的扫描镜 初始结构如图，参数如下：
5mm厚度N-BK7 在后表面设置f/5solve 通过优化前表面曲率及后 截距使RMS光斑最佳
ZEMAX光学设计软件操作说明详解_光学设计
ZEMAX光学设计软件操作说明详解_光学设计.txt9母爱是一滴甘露，亲吻干涸的泥土，它用细雨的温情，用钻石的坚毅，期待着闪着碎光的泥土的肥沃；母爱不是人生中的一个凝固点，而是一条流动的河，这条河造就了我们生命中美丽的情感之景。
ZEMAX光学设计软件操作说明详解介绍这一章对本手册的习惯用法和术语进行说明。
ZEMAX使用的大部分习惯用法和术语与光学行业都是一致的，但是还是有一些重要的不同点。
活动结构活动结构是指当前在镜头数据编辑器中显示的结构。
详见“多重结构”这一章。
角放大率像空间近轴主光线与物空间近轴主光线角度之比，角度的测量是以近轴入瞳和出瞳的位置为基准。
切迹切迹指系统入瞳处照明的均匀性。
默认情况下，入瞳处是照明均匀的。
然而，有时入瞳需要不均匀的照明。
为此，ZEMAX支持入瞳切迹，也就是入瞳振幅的变化。
有三种类型的切迹：均匀分布，高斯型分布和切线分布。
对每一种分布（均匀分布除外），切迹因素取决于入瞳处的振幅变化率。
在“系统菜单”这一章中有关于切迹类型和因子的讨论。
ZEMAX也支持用户定义切迹类型。
这可以用于任意表面。
表面的切迹不同于入瞳切迹，因为表面不需要放置在入瞳处。
对于表面切迹的更多信息，请参看“表面类型”这一章的“用户定义表面”这节。
后焦距ZEMAX对后焦距的定义是沿着Z轴的方向从最后一个玻璃面计算到与无限远物体共轭的近轴像面的距离。
如果没有玻璃面，后焦距就是从第一面到无限远物体共轭的近轴像面的距离。
基面基面（又称叫基点）指一些特殊的共轭位置，这些位置对应的物像平面具有特定的放大率。
基面包括主面，对应的物像面垂轴放大率为＋1；负主面，垂轴放大率为－1；节平面，对应于角放大率为+1；负节平面，角放大率为－1；焦平面，象空间焦平面放大率为0，物空间焦平面放大率为无穷大。
除焦平面外，所有的基面都对应一对共轭面。
比如，像空间主面与物空间主面相共轭，等等。
如果透镜系统物空间和像空间介质的折射率相同，那么节面与主面重合。
Zemax软件设计教程_2(长春光机所)
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
在Detector Viewer中的setting里确认如下设置，得到探测器上的辐 照度分布
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
将其和序列模式下的轴上Spot Diagram图进行对比， 可看出序列模式和非序列模式几何光线追迹的差别， 我们发现两者形式相同。
将Detector Viewer 设置为coherent irradiance.
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
三、建立非序列模型
•所有object都是3D shell or solids； •每个object都在一个空间坐标系中定义了其特性； •需要定义光源的发光特性和位置，定义detector收集光线； •光线一直追迹，直到它遇到下列情况才终止： Nothing， 能量低于定义的阈值。 •计算时光学元件的相对位置由空间坐标确定；对同一元件，可同 时进行穿透、反射、吸收及散射的特性计算； •无法作优化,要进行公差分析必须实用macro； 这种情况下，可以对光线进行分光，散射，衍射，反射，折射。
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
二、将序列转换为非序列
在对序列元件进行优化、分析、公差计算后，通常 会将序列元件转换为非序列元件，进行进一步的光机分析。例如杂散光分析。
ZEMAX提供了一个方便的转换工具： Tool>Miscellaneous>Convert to NSC Group
下一步，创建探测器，重复之前的步骤
Z position: 800 Material: Blank X Half Width: 150 Y Half Width: 150 # X Pixels: 150 # Y Pixels: 150 Color: 1
《Zemax教程》课件
二次开发与定制功能
二次开发接口
Zemax提供二次开发接口，允许用户开发定制功能和插件，扩展 软件的功能范围。
定制界面和工具栏
用户可以根据自己的需求，定制界面的布局和工具栏，以及添加自 定义的工具和按钮。
集成第三方软件
通过二次开发接口，用户可以将Zemax与其他软件集成，实现数 据共享和协同工作。
《Zemax教程》 PPT课件
目录
CONTENTS
• Zemax软件简介 • Zemax基础操作教程 • Zemax光学设计实例教程 • Zemax光学仿真与性能评估 • Zemax高级功能教程 • Zemax常见问题与解决方案
01 Zemax软件简介
软件背景与发展历程
创立背景
为了解决光学设计中的复杂问题 ，Zemax软件于1997年诞生。
移动对象
使用鼠标拖动对象。
旋转对象
使用鼠标中键拖动对象。
缩放对象
使用滚轮或“+”和“-”按钮进行缩放。
文件类型与管理
.zmx
Zemax设计文件，包含光学系统的 所有信息。
.zdl
Zemax数据文件，包含光学系统的一 部分信息。
文件类型与管理
• .zpl：Zemax脚本文件，用于自动化任务。
文件类型与管理
发展历程
经过多年的研发和改进，Zemax 已经成为业界广泛认可的光学设 计软件。
软件特点与优势
01
02
03
高效性能
Zemax提供了强大的计算 引擎，能够快速进行光学 性能分析和优化。
用户友好
软件界面直观，易于学习 和操作，降低了使用门槛 。
全面功能
Zemax提供了从光学系统 设计到分析评估的完整解 决方案。
光学设计软件zema中文教程
注：此版本ZEMAX中文说明由光学在线网友elf提供！目录第1章引第2章用户界面第3章约定和定义第4章教程教程1：单透镜教程2：双透镜教程3：牛顿望远镜教程4：带有非球面矫正器的施密特—卡塞格林系统教程5：多重结构配置的激光束扩大器教程6：折叠反射镜面和坐标断点教程7：消色差单透镜第5章文件菜单 (7)第6章编辑菜单 (14)第7章系统菜单 (31)第8章分析菜单 (44)§8.1 导言 (44)§8.2 外形图 (44)§8.3 特性曲线 (51)§8.4 点列图 (54)§8.5 调制传递函数MTF (58)§8.5.1 调制传递函数 (58)§8.5.2 离焦的MTF (60)§8.5.3 MTF曲面 (60)§8.5.4 MTF和视场的关系 (61)§8.5.5 几何传递函数 (62)§8.5.6 离焦的MTF (63)§8.6 点扩散函数（PSF） (64)§8.6.1 FFT点扩散函数 (64)§8.6.2 惠更斯点扩散函数 (67)§8.6.3 用FFT计算PSF横截面 (69)§8.7 波前 (70)§8.7.1 波前图 (70)§8.7.2 干涉图 (71)§8.8 均方根 (72)§8.8.1 作为视场函数的均方根 (72)§8.8.2 作为波长函数的RMS (73)§8.8.3 作为离焦量函数的均方根 (74)§8.9 包围圆能量 (75)§8.9.1 衍射法 (75)§8.9.2 几何法 (76)§8.9.3 线性/边缘响应 (77)§8.10 照度 (78)§8.10.1 相对照度 (78)§8.10.2 渐晕图 (79)§8.10.3 XY方向照度分布 (80)§8.10.4 二维面照度 (82)§8.11 像分析 (82)§8.11.1 几何像分析 (82)§8.11.2 衍射像分析 (87)§8.12 其他 (91)§8.12.1 场曲和畸变 (91)§8.12.2 网格畸变 (94)§8.12.3 光线痕迹图 (96)§8.12.4 万用图表 (97)§8.12.5 纵向像差 (98)§8.12.6 横向色差 (99)§8.12.7 Y-Y bar图 (99)§8.12.8 焦点色位移 (100)§8.12.9 色散图 (100)§§§§8.13 计算 (103)§8.13.1 光线追迹 (103)§8.13.2 塞得系数 (104)第九章工具菜单 (108)§9.1 优化 (108)§9.2 全局优化 (108)§9.3 锤形优化 (108)§9.4 消除所有变量 (108)§9.5 评价函数列表 (109)§9.6 公差 (109)§9.7 公差列表 (109)§9.8 公差汇总表 (109)§9.9 套样板 (109)§9.10 样板列表 (111)§9.11 玻璃库 (112)§9.12 镜头库 (112)§9.13 编辑镀膜文件 (114)§9.14 给所有的面添加膜层参数 (115)§9.15 镀膜列表 (115)§9.16 变换半口径为环形口径 (115)§9.17 变换半口径为浮动口径 (116)§9.18 将零件反向排列 (116)§9.19 镜头缩放 (116)§9.20 生成焦距 (117)§9.21 快速调焦 (117)§9.22 添另折叠反射镜 (117)§9.23 幻像发生器 (118)§9.24 系统复杂性测试 (120)§9.25 输出IGES文件 (120)第十章报告菜单 (124)§10.1 介绍 (124)§10.2 表面数据 (124)§10.3 系统数据 (125)§10.4 规格数据 (125)§10.5 Report Graphics 4/6 (126)第十一章宏指令菜单 (127)§11.1 编辑运行ZPL宏指令 (127)§11.2 更新宏指令列表 (127)§11.3 宏指令名 (127)第十二章扩展命令菜单 (128)§12.1 扩展命令 (128)§12.2 更新扩展命令列表 (128)§12.3 扩展命令名 (128)第十三章表面类型 (130)§13.1 简介 (130)§13.2 参数数据 (130)§13.3 特别数据 (131)§13.4 表面类型概要 (131)§13.4.1 用户自定义表面 (131)§13.4.2 内含表面 (132)§13.5 标准面 (136)§13.6 偶次非球面 (136)§13.7 奇次非球面 (137)§13.8 近轴表面 (138)§13.9 近轴X-Y表面 (138)§13.10 环形表面 (139)§13.11 双圆锥表面 (139)§13.12 环形光栅面 (140)§13.13 立方样条表面 (141)§13.14 Ⅰ型全息表面 (142)§13.15 Ⅱ型全息表面 (143)§13.16 坐标断点表面 (143)§13.17 多项式表面 (145)§13.18 菲涅耳表面 (145)§13.19 ABCD矩阵 (146)§13.20 另类面 (146)§13.21 衍射光栅表面 (147)§13.22 共轭面 (148)§13.23 倾斜表面 (149)§13.24 不规则表面 (149)§13.25 梯度折射率1表面 (150)§13.26 梯度折射率2表面 (152)§13.27 梯度折射率3表面 (152)§13.28 梯度折射率4表面 (153)§13.29 梯度折射率5表面 (154)§13.30 梯度折射率6表面 (155)§13.31 梯度折射率7表面 (156)§13.32 梯度折射率表面Gradium TM (157)§13.33 梯度折射率9表面 (160)§13.34 梯度折射率10表面 (161)§13.35泽尼克边缘矢高表面 (162)第十五章非序列元件 (162)第十七章优化 (228)第十八章全局优化 (290)第十九章公差规定 (298)第二十章多重结构 (338)第二十一章玻璃目录的使用 (345)第二十二章热分析 (363)第二十三章偏振分析 (373)第二十四章ZEMAX程序设计语言 (390)第二十五章ZEMAX扩展 (478)第五章文件菜单新建（New）目的：清除当前的镜头数据。
ZEMAX培训教程
ZEMAX培训教程Zemax是一款广泛用于光学设计和仿真的软件工具，可以帮助光学工程师和设计师在光学系统的设计过程中进行建模、优化和分析。
对于那些初次接触Zemax的用户来说，一个系统完整的培训教程是非常重要的。
本文将详细介绍Zemax的基本功能和操作流程，以帮助初学者快速上手并开始使用Zemax进行光学设计。
首先，我们来了解一下Zemax的基本概念和术语。
Zemax使用术语束源、光学元件、检测功率等来描述光学系统。
束源是输入到光学系统中的光束，可以是平行光束、点源光束或者成角度分布的光束。
光学元件则是光学系统中的各种元件，比如透镜、棱镜和反射镜等。
检测功率是用于测量光学系统输出光束的参数，比如点扩散函数（PSF）或横截面。
在使用Zemax进行光学设计之前，需要先了解一下Zemax的界面和基本操作。
首先，打开Zemax软件后，会看到一个包含菜单栏、工具栏和图形区域的界面。
菜单栏包含了各种菜单选项，可以通过点击菜单选项来执行相应的操作。
工具栏则包含了常用的工具按钮，可以通过点击按钮来执行相应的操作。
图形区域则用于显示光学系统的模型和仿真结果。
在完成光学系统的建模后，可以进行光学系统的模拟和分析。
Zemax提供了丰富的仿真功能，可以计算和显示光学系统的各项性能指标。
比如，可以计算光学系统的传输矩阵、MTF曲线和PSF图像等。
可以通过菜单选项或者工具按钮来执行相应的仿真操作，并在图形区域中显示仿真结果。
在进行光学系统的优化时，可以使用Zemax提供的优化功能来寻找最佳的设计参数。
可以选择不同的优化算法，并设置一些优化的参数。
Zemax会自动调整光学元件的参数，并计算和显示优化结果。
可以通过菜单选项或者工具按钮来执行相应的优化操作，并在图形区域中显示优化结果。
除了基本的建模、仿真和优化功能，Zemax还提供了一些高级功能和扩展模块，可以进一步扩展和增强其功能。
比如，可以使用ZOSAPI接口来开发自定义应用程序，并与其他软件进行集成。
ZEMAX3
- 1 –好的设计取决于你的知识和经验，而不是Zemax 这样的工具，好的镜头出自你的头脑。
——道冲/charlietian /charlietian11Zemax 初学者教程（光学设计）习作三：牛顿望远镜你将学到：使用mirrors，conic constants，coordinate breaks，three dimensional layouts，obscurations。
牛顿望远镜是最简单的矫正所有on-axis aberrations 的望远镜。
牛顿望远镜是利用一个简单的parabolic mirror 完美地矫正所有order 的spherical aberration，因为我们只在optical axis 上使用，除spherical aberration 外并没有其它的aberration。
假想要设计一个1000mm F/5的望远镜，我们需要一个具有2000mm 的curvature 及200mm 的aperture。
在surface 1即STO 上的curvature 项中键入-2000 mm，负号表示对object 而言，其曲面为concave，即曲面对发光源而言是内弯的。
在thickness 项中键入-1000，负路表示光线没有透过mirror 而是反射回来，在Glass 项中键入MIRROR。
- 2 –好的设计取决于你的知识和经验，而不是Zemax 这样的工具，好的镜头出自你的头脑。
——道冲/charlietian /charlietian11最后在System 的General 项中的aperture 中键入200。
Wavelength 选用0.550；- 3 –好的设计取决于你的知识和经验，而不是Zemax 这样的工具，好的镜头出自你的头脑。
——道冲/charlietian /charlietian11field angel 则为0。
现在看看spot diagram，你会看到一个77.6 microns RMS 的spotdiagram。
zemax基本操作流程
zemax基本操作流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!Zemax 是一款常用的光学设计软件，以下是基本操作流程：1. 新建项目：打开 Zemax 软件，选择“新建”创建一个新的项目。
【ZEMAX光学设计软件操作说明详解】
【ZEMAX光学设计软件操作说明详解】第一章简介关于本手册的说明ZEMAX有三种不同的版本:ZEMAX-SE(标准版;ZEMAX-XE(扩展版;ZEMAX-EE(工程版。
这本手册涵盖了所有版本的功能,如果一些功能只在一种或者两种版本中存在,在文章中都会有标明。
如果某一种功能在ZEMAX-XE和ZEMAX-EE中能够使用,但是在ZEMAX-SE中没有,那么描述时手册中用如下文字标注出来:这一功能只在XE和EE版本中具有如果这一功能在ZEMAX-EE中具有,而在ZEMAX-XE 或者ZEMAX-SE中没有,那么描述时用下面的文子标注出来:这一功能只在ZEMAX-EE版本中具有注意,XE版本是SE版本的扩展;也就是说XE除具有SE的所有功能外,还有一些其他的功能。
同样,EE版本是XE版本的扩展。
这本手册包含微软操作系统下ZEMAX的所有三个版本。
ZEMAX@为FOCUS SOFTWARE,INC的注册商标ZEMAX能做什么?ZEMAX能够在光学系统设计中实现建模、分析和其他的辅助功能。
ZEMAX 的界面简单易用,只需稍加练习,就能够实现互动设计。
ZEMAX中有很多功能能够通过选择对话框和下拉菜单来实现。
同时,也提供快捷键以便快速使用菜单命令。
手册中对使ZEMAX时的一些惯用方法进行了解释,对设计过程和各种功能进行了描述。
ZEMAX不能做什么?ZEMAX程序和ZEMAX说明文件度不会教您如何设计镜头和光学系统,虽然程序会在光学设计和分析中起到很多的帮助,但设计者仍然是您。
ZEMAX说明文件也不是光学设计、术语和方法论的教材,ZEMAX的使用者可以得到关于使用这一程序的技术支持,但并不包括对基本的光学设计原理的指导。
如果您对光学设计缺乏经验,您可以阅读下列目录中的书。
Author(作者Title(书名Bass Handbook of OpticsBorn Wolf Principle of Optics Fischer Tadic-Galeb Optical System DesignHecht OpticsKingslake Lens Design FundamentalsLaikin Lens Design,Second EditionMahajan Aberration Theory Made SimpleO Shea Elements Modern Optical Design Rutten and van Venrooij Telescope Optics Smith,Warren Modern Lens DesignSmith,Warren Modern Optical Eengineering Welford Useful OpticsWelford Aberrations of Optics Systems Gregory Hallock Practical Computer-Aided LensDesign最重要的是,ZEMAX不能替代工程实践。
光学设计软件ZEMAX实验讲义
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。
zemax的基本操作流程
zemax的基本操作流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention![zemax 的基本操作流程]一、准备工作阶段在开始使用 zemax 进行光学设计之前，需要进行一系列准备工作。
ZEMAX操作教程
ZEMAX操作教程ZEMAX是一个可以用来设计光学系统、模拟光线传播和优化光学元件的软件。
本篇文章将向大家介绍一些关于ZEMAX的基本操作方法和一些常用功能。
希望通过这篇文章，读者可以对ZEMAX有一个初步的了解，并能够在实际使用中应用相关技巧。
在开始设计光学系统之前，我们首先需要创建一个新的光学系统。
点击菜单栏中的"File"，选择"New"，然后选择"System"。
在弹出的对话框中，输入光学系统的名称和初始物方参数。
点击"OK"后，一个新的光学系统将被创建。
接下来，我们需要添加光学元件。
点击菜单栏中的"Insert"，可以选择向光学系统中添加各种不同类型的元件，例如透镜、反射镜、衍射光栅等。
选择相应的元件后，将其拖动到视窗中的适当位置即可。
对于一些元件，还可以通过点击右键来修改其属性和参数。
添加完所有的光学元件后，我们需要设置光源和探测器。
点击菜单栏中的"Insert"，选择"Source"和"Detector"，然后将它们分别拖动到光学系统的适当位置。
通过右键点击光源和探测器，我们可以设置它们的参数，例如波长、功率、位置等。
设置完光源和探测器后，我们可以进行光线追迹仿真。
点击菜单栏中的"Analyze"，选择"Sequential Mode"。
在弹出的对话框中，选择适当的仿真参数，例如光线追迹的方式、光线数目等。
点击"OK"后，ZEMAX将自动进行光线追迹仿真，并在视窗中显示光线的传播路径和光强分布。
进行光线追迹仿真后，我们可以对光学系统进行优化。
点击菜单栏中的"Tools"，选择"Optimization"。
在弹出的对话框中，选择适当的优化方法和目标函数。
光学设计软件ZEMAX简明教程(2024)
29
拓展模块介绍及选购建议
• 高级光学设计模块：提供更高级的光学设计功能，如非球面优化、多波长分析等，适用于对光学性能有更高要 求的设计任务。
• 照明设计模块：专门针对照明系统设计的功能模块，包括光源建模、光斑分析、照度计算等，适用于照明领域 的设计师和工程师。
• 激光系统设计模块：针对激光系统的特殊需求提供的设计工具，包括激光束传播模拟、热效应分析等，适用于 激光技术研究和应用领域的专业人员。
分析光学系统成像质量的 重要工具，包括球差、彗 差、像散、场曲等。
8
波动光学原理简介
光的波动性
光是一种电磁波，具有振幅、频率、相位等波动 特性。
干涉现象
两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，产生 加强或减弱的现象。
衍射现象
光波遇到障碍物或小孔时，偏离直线传播路径的 现象。
2024/1/29
9
典型光学系统分析
2024/1/29
选择合适的曲面形状
根据实际需求，选择合适的曲面反射镜形状，如球面、非球面等， 以实现特定的光学性能。
优化反射面精度
通过提高反射面加工精度、采用先进的抛光技术等手段，降低反射 面的粗糙度，提高反射镜的反射效率。
考虑热稳定性和机械稳定性
针对特定应用场景，选择具有优良热稳定性和机械稳定性的材料和 结构，以确保反射镜在复杂环境中的性能稳定性。
复杂光学系统设计
讨论复杂光学系统的设计方法，如多波长、 大视场等。
2024/1/29
梯度折射率透镜设计
研究梯度折射率透镜的设计原理和实现方法 。
新型光学材料应用
探讨新型光学材料在特殊透镜设计中的应用 。
18
05 反射镜设计实例分析
2024/1/29
Zemax软件设计教学教程3(长春光机所)
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
通常扫描镜并不是完全以它的顶点旋转，例如扫描镜为一个多面 体时，扫描镜为绕在其表面后某位置的一点旋转。 我们需要将旋转中心点设置到整个扫描镜的中心位置
polygon.ZMX
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
ZEMAX光学软件培训课程 (第三讲)
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
CIOMP.CAS
主要内容
一、分光棱镜 二、扫描光学系统 三、主动光学望远镜 四、衍射元件设计 五、变焦距系统设计 六、如何建立自己的评价函数
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
一、分光棱镜
在这一部分，我们将练习以下内容： 在序列模式下用多重结构建立分束棱镜 在光路图及分析窗口中同时追迹透射/反射光线 计算透射光束及反射光束的光功率
三、主动光学望远镜
在这一部分我们将学习设计一个 拼接的反射式主动望远镜
拼接的反射式望远镜可以通过调 整每个组件的位置来使像面处的像差 达到最小
对于天文望远镜，使用主动光学 能够减小一部分由大气引入的像差
主动光学可以在序列、非序列及混合模式中设计，这里作为初探使用序 列模式中多重结构的方式来实现
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
在Surface选项卡中 可以选择 HEXAGON.UDA
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
在LDE中输入以下表面
将第6面反射镜表面设置为Irregular surface 并将semi-diameter 修改为 150mm
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
zemax设计手册
标题：第二章 ZEMAX 的基本界面及文件菜单
2010 年 01 月 13EMAX 的基本界面 ZEMAX 的基本界面比较简单，如下图所示. 包括一系列文件菜单和工具按钮.以及一个镜头数据编辑对话框.
Zemax 基本界面中有不同的窗口，各窗口有不同的用途，主要有： （1） 主窗口：这个窗口有一个工作区和一个标题栏、一个菜单栏、一个工具栏. （2） 编辑窗口：主要由透镜数据编辑窗口（LDE），优化函数编辑窗口，复合构造编 辑窗口等组成. （3） 图表窗口：用于显示数据、图表等，如设计布局图、扇型光线图等. （4） 文本窗口：显示文本数据，如边缘厚度、像差系数等. 下面将详细介绍各菜单及其子项的使用方法和功能：
ZEMAX 光学辅助设计简明教程 沈常宇
标题：封面
ZEMAX 光学辅助设计简明教程
沈常宇
中国计量学院光电子技术研究所
标题：目 录
第一章 引言………………………………………………………………3 第二章 ZEMAX 的基本界面及文件菜单…………………………………4 第三章 编辑菜单…………………………………………… …………6 第四章 系统菜单…………………………………………………………12 第五章 分析菜单………………………………………………………17 第六章 工具菜单……………………………………………………… 29 第七章 报告菜单……………………………………… ………………36 第八章 宏指令菜单……………………………………… ……………38 第九章 扩展命令菜单……………………………………… …………39 第十章 表面类型简介………………………………………… ………40 第十一章 设计优化实例………… ……………… ……………………46
3.1.2 输入面注释(Entering surface comments) 每个面都有一个注释栏，通过它可以输入最大到 32 个用户文本字符，这些注释能增强 镜头特性的可读性，且不影响光线追迹.在某些分析功能中也会显示这些面的注释.整个注释 内容都可以被隐藏.参见下面”OPTIONS” 菜单中的说明. 3.1.3 输入半径数据(Entering radii data) 为输入或改变一个面的曲率半径，移动光标到所要的方格中，将新的数据键入.半径数 据通常用透镜的计量单位输入和显示，这些计量单位是表示长度的.输入厚度(Entering thickness data)为输入或改变面的厚度，移动光标到所要的方格中，将新的数据键入，厚 度数据通常用透镜的计量单位输入和显示.面厚度表示一个面到另一个面的距离.像平面的 厚度是唯一不被使用的数据.通常在一个反射镜后改变厚度符号.奇数次反射后，所有的厚度 都是负的，这种符号规定与反射镜的序号和当前的坐标转折无关.这种基本规定不能通过将 坐标旋转 180 度来代替. 3.1.4 输入玻璃数据(Entering glass data) 每个面所用的玻璃材料是通过将玻璃名写入镜头数据编辑器的“Glass” 中来确定的. 玻璃名字必须是当前已被装载的玻璃库中的玻璃名称之一，缺省的玻璃目录是“Schott” ， 其它目录也是可选用的.要使用多个玻璃库或查阅、编辑、添加玻璃目录，参见”使用玻璃 库”这一章.如要把某一个表面定为反射面，这一面的玻璃应命名为“Mirror”.当输入新玻 璃时，可在玻璃名称上添加”/ P” 选择项，这个选项可以使 ZEMAX 通过改变前后面的曲 率半径来维持该面前后顶点间的光焦度保持不变.例如， 如果玻璃已选择为 BK7，输入一个 新玻璃“SF1/P” 将使玻璃变为 SF1，同时调整前后面半径使光焦度保持不变.ZEMAX 能保 持顶点间的光焦度保持不变，但是由于玻璃的光学厚度的改变，整个光焦度将会有微小的改 变，这种影响对薄透镜是很小的. 3.1.5 输入半口径数据(Entering semi-diameter) 半口径的缺省值是由通过追迹各个视场的所有光线沿径向所需的通光半径自动计算获 得的.如果半口径值已给定，那么这个给定的数据旁将有一个“U”，这说明此半口径是用户 定义的，这个半口径只影响外形图中各面的绘图，不反映面的渐晕. 3.1.6 输入二次曲面数据(Entering conic data) 许多不同的曲面面型中都允许有二次曲面数据.输入或改变一个面的二次曲面系数时， 移动光标到所需的方格，键入新数值即可.二次曲面系数不是长度度量.参见面型关于二次曲 面的定义. 3.1.7 确定光栏面(Defining the stop surface) 光栏面可以是系统中除去物面和像面的任意一面.要改变光栏面，可双击将成为光栏面 的这一行最左边的一列(即有数字的一列)，把面型对话框打开，单击“Make Surface Stop” 标签，对话框消失，这个面显示”STO”，而不是面序数.确定光栏面时保证如下前提是很重 要的：即使入射光瞳与物面同轴，假定此系统有坐标转折，偏心，全息，光栅以及其它能改 变光轴的组件，应将光栏放在这些面之前.如果系统是关于光轴旋转对称的，那么这种限制
Zemax软件设计教程_3(长春光机所)
在3D layout Settings 中做如下修改
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
从3D layout 中可以看出此时的光线方向是错误的，我们需将组态2中的 Thicknesses改为负值。 真实光线追迹中Thickness的符号±设置 参考zemax manual chapter 3
在3D layout中选 择5条Y轴光线
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
改变通光孔径 ZEMAX中默认的通光孔径为圆形，这里需设置10×10的矩形通光孔径 在第2及第6面上进行如下更改
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
在第4表面进行如下修改
更新3D视图
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
初始结构设计 修改以下系统参数： System unit to mm Wavelength to 550um Set one field with values X=0 and Y=0 Set system aperture type to Float by Stop Size Turn Ray-Aiming on (System > General > Ray-Aiming) 我们需要在多重组态中，每个组态设计为一个拼接镜 六边形反射镜为系统光阑其形状由user-defined surface aperture (UDA) 利用将STOP的偏心量X/Y设置为多重的来实现多片拼接镜 设置一个玻璃窗口改变它的矢高产生模拟像差
对棱镜中的倾斜表面使用tilt/decenter工具使它倾斜45°
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
注意：第10表面的材料为BK7而非MIRROR
【ZEMAX光学设计软件操作说明详解】
【ZEMAX光学设计软件操作说明详解】第二章用户界面概述本章介绍了对ZEMAX用户界面进行操作的一些习惯用法，以及一些常用的窗口操作的快捷键。
一旦您学会了在整个程序中通用的简单的习惯用法，ZEMAX用起来就很容易了。
在线教程中，也有逐步学习ZEMAX使用方法的例子。
视窗的类型ZEMAX有不同类型的窗口，每类窗口完成不同的任务。
这些类型有：1、主窗口：这个窗口有很大的空白空间，顶端有标题栏，菜单栏和工具栏。
菜单栏中的命令通常与当前的光学系统相联系，成为一个整体。
2、编辑窗口：有六种不同的编辑1）透镜数据编辑；2）绩效函数编辑；3）多重结构编辑；4、额外数据（ZEMAX-EE）；5）公差数据编辑；和非顺序组件编辑（ZEMAX-EE）。
3、图形窗口：这类窗口用作呈现图像数据，例如：系统图；光线扇形图（Ran fan）；光学传递函数（MTF）；曲线（Dot Spot）……等等。
4、文本窗口：用来列出文本数据，例如：指定数据、像差系数、计算数据等。
5、对话窗口：对话框是弹出窗口，不能改变大小。
对话窗口用来改变选项和数据，如：视场；波长；孔径光阑；表面类型等。
在图像和文本窗口中，对话框也被广泛地用来改变选项，比如改变系统图中光线的数量。
除了对话框，所有窗口都能通过使用标准鼠标这键盘按钮进行移动和改变大小。
如果你对这些方法不熟悉，请参考有关Windows使用的书籍或者Windows的说明书。
主窗口的操作方法主窗口栏有几个菜单标题。
大部分菜单标题与这本手册后面的章节标题相对应。
从这些章节能够找到使用每一菜单项的具体方法。
以下是菜单的标题：File：用于镜头文件的打开、关闭、保存、重命名；Editors：用作调用（显示）其他的编辑窗口；System:用于确定整个光学系统的属性；Analysis：分析中的功能不是用于改变镜头数据，而是根据这些数据进行数字计算和图像显示分析。
包括：系统图（Layout）、Ray fans，Spot diagrams，Diffraction calculations and more。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
在3D layout中选 择5条Y轴光线
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
改变通光孔径 ZEMAX中默认的通光孔径为圆形，这里需设置10×10的矩形通光孔径 在第2及第6面上进行如下更改
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
在第4表面进行如下修改
更新3D视图
在第5面上设置position solve使3~5 面间距始终为2100
在第2面上设置glass solve为model 确认以下参数
设置反射镜厚度
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
在多重结构中设置不同的decenter 来实现多片拼接镜 使用两个Coordinate Break 面分别恢复decenter和tilt
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
在LDE中添加一个表面，如图并设置 pick-up solve
因为zemax中规定光线只能通过表面1次（无论反射或者折射） 为了设计从底部反射镜反射回来的光束，我们需要再次定义分束棱镜
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
设置离轴拼接镜Y=270mm X=0 插入一个组态，确认以下参数 轴外镜Z向位置坐标可由decenter 值、反射镜曲率、conic系数来计算 我们可以利用ZEMAX中提供SSAG 操作数计算 打开MFE在CONF2中插入SSAG 并利用CONS和SUMM来计算
在Surface选项卡中 可以选择 HEXAGON.UDA
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
在LDE中输入以下表面
将第6面反射镜表面设置为Irregular surface 并将semi-diameter 修改为 150mm
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
进行优化使三个组态下RMS光斑最佳
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
通常扫描镜并不是完全以它的顶点旋转，例如扫描镜为一个多面 体时，扫描镜为绕在其表面后某位置的一点旋转。 我们需要将旋转中心点设置到整个扫描镜的中心位置
polygon.ZMX
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
ZEMAX光学软件培训课程 (第三讲)
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
CIOMP.CAS
主要内容
一、分光棱镜 二、扫描光学系统 三、主动光学望远镜 四、衍射元件设计 五、变焦距系统设计 六、如何建立自己的评价函数
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
一、分光棱镜
在这一部分，我们将练习以下内容： 在序列模式下用多重结构建立分束棱镜 在光路图及分析窗口中同时追迹透射/反射光线 计算透射光束及反射光束的光功率
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
这里为减小设计量做一些假定 只设计抛物面主镜，不考虑整个望远系统中的其他表面 每一块拼接镜是不可变形的 对于每块拼接镜将只设置X/Y方向的倾斜并不引入平移 整个镜面由19块拼接镜组成，我们需要手动输入这些参数，对于更多 数量的拼接镜可以使用ZPL宏语言进行编辑 拼接镜的位置使用decenter 参数关联 由Zemax生成模拟大气影响的随机像差
使用Add Fold Mirror工具后 Zemax将选择的表面设置为MIRROR 添加两个coordinate break 自动修改thickness的符号
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
galvanometer.ZMX
直接将coordinate break中的倾 斜参数改成50并不能满足我们的 需求，如图。改成50后整个后续 的表面都将倾斜
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
将第1及第5面设置为不显示
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
参考位置关系图计算组态3中镜片的X/Y Decenter 我们利用pickup来实现
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
使用pickup修改第8、10、12面的孔径参数
修改膜层信息
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
更新3D视图
在Settings中选择显示所有组态
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
在组态1中Surfaces 7-12应当是不用显示的，我们可以使用IGNR (ignore surface)操作数来实现
透射部分这样就完成了
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
分析膜层引起的光强度的变化，使用偏振光线追迹 Analysis > Polarization >Polarization Ray Trace
Polarization Ray Trace中 解释了镀AR表面、50/50分束表面， 及BK7材料吸收引起的光强度衰减
更新3D视图
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
通过点击Clone复制一个 Polarization Ray Trace窗 口
在两个窗口中选择不同 的组态
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
中国科学院长春光学精密机械与物光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
指标要求： 设计一个偏振不相关的50/50分光 棱镜； 材料为BK7玻璃，镀有MgF2； 50/50为理想膜层，不受偏振、波 长、入射角影响
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
打开ZEMAX，输入以下系统参数： System unit to mm Wavelength to 550um Set one field with values X=0 and Y=0 Set system aperture as Entrance Pupil Diameter of 15mm
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
初始结构设计 修改以下系统参数： System unit to mm Wavelength to 550um Set one field with values X=0 and Y=0 Set system aperture type to Float by Stop Size Turn Ray-Aiming on (System > General > Ray-Aiming) 我们需要在多重组态中，每个组态设计为一个拼接镜 六边形反射镜为系统光阑其形状由user-defined surface aperture (UDA) 利用将STOP的偏心量X/Y设置为多重的来实现多片拼接镜 设置一个玻璃窗口改变它的矢高产生模拟像差
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
在第7面上设置tilt pickup，在第8面上设置decenter pickup
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
打开多重结构编辑器MCE 使用PRAM设置surface #4的 XY tilt 和decenter 使用THIC操作数修改不同镜片在Z向上的位置
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
设置扫描镜我们可以使用Tilt/Decenter Elements 工具 Tools > Miscellaneous > Tilt/Decenter Elements
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
设置多重结构 打开多重结构编辑器插入三个组态 使用PRAM操作数设置三个扫描角度
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
离轴拼接镜相对轴上镜的坐标发生了改变如下图 注意Z向的位置
Adaptive optics final.zmx
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
输入六边形的自定义孔径，打开记事本程序输入以下字符
POL x_center y_center radius number_of_side(6) rotation_about_its_center(zero) 保存为HEXAGON.UDA放在ZEMAX/Objects 文件夹下
在LDE中输入以上表面数据
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
Beam splitter cube.zmx
将第三个表面绕X轴倾斜-45° Tools > Miscellaneous > Tilt/Decenter Elements
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
设计参数： Mirror sag shape = parabolic (conic =-1) Radius of curvature = -4000 mm ; focal length = -2000mm Shape of the segment = Hexagon Semi-diameter of each segment = 150mm
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
设置反射部分 打开多重结构编辑器Multi-Configuration Editor 添加一个组态 插入操作数PRAM
在组态2上设置pick-up solve，令factor为-1
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
更改第4表面的参数 将其作为反射面，如上图
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS