光电系统模拟与仿真设计报告

光电系统模拟与仿真设计报告

姓名:

学号:

专业:

光电技术学院

实验一Zemax仿真设计

实验目的

1．熟悉Zemax实验环境，练习使用元件库中的常用元件组建光学系统。

2．利用Zeamx的优化功能设计光学系统并使其系统的各项性能参数达到最优。

实验内容（1、2中任选一个，3必做）

1、显微物镜系统设计

在图1 显示一个10X 显微物镜。其包含二组远距的胶合双重透镜（Lister型式）。NA：0.25；EFL=0.591。表1 提供了这个设计的数据。第一镜面到像距为0.999。第一镜面到物距为6.076。最后一面供作保护面之用。畸变=0.26﹪。

图1 10倍显微物镜系统

表1 10倍显微物镜参数

要求：（1）运用zemax软件仿真实现该系统，并进行像质评价和分析，给出多个波长和多个视场的像质评价和分析。

（2）改变某一Lens Data，观察像质评价和分析，然后设置该Lens Data为变量并进行优化，再观察像质评价和分析，最后比较优化前后结果，在此基础上多选几个变量

进行优化看能否得到更好的像质。

（3）在原有系统基础上再加一个单透镜或双透镜，选取一定的参数进行优化，看能否得到更好像质的系统。

（4）改变系统波长，观察像质评价和分析，重复完成（3），比较优化前后像质情况。

2、望远镜头系统设计

在图2 是一个望远镜头具有20°视场以及EFL=5 。这个镜组的资料给定在表2。

图2 望远镜头系统

表2 望远镜头系统参数

要求：（1）运用zemax软件仿真实现该系统，并进行像质评价和分析，给出多个波长和多个视场的像质评价和分析。

（2）改变某一Lens Data，观察像质评价和分析，然后设置该Lens Data为变量并进行优化，再观察像质评价和分析，最后比较优化前后结果，在此基础上多选几个变量进行优化看能否得到更好的像质。

（3）在原有系统基础上再加一个单透镜或双透镜，选取一定的参数进行优化，看能否得到更好像质的系统。

（4）改变系统波长，观察像质评价和分析，重复完成（3），比较优化前后像质情况。

3、广告投影机物镜设计

（1）相关规格：

光学总长：162mm（第一片玻璃到像面的距离）；

后工作距：107.6mm；焦距：118mm

视场：36.5*36.5m（在50m 远时）；畸变：<2%；

前端镜片口径：46mm；后端镜片口径：64mm

镜片数：5PCS

（2）结构尺寸图

要求：（1）运用zemax软件设计出该系统，最后给出各镜头数据、系统2D图，以及系统像质评价和分析。

（2）在此基础上增加1-2片透镜并进行优化，看能否改善系统成像质量。

实验二Optisystem仿真设计

实验目的

1．熟悉Optisystem实验环境，练习使用元件库中的常用元件组建光纤通信系统。2．利用Optisystem的优化功能仿真计算光纤通信系统的各项性能参数，并进行分析。实验内容

1、OptiSystem用于WDM设计

根据下图，运用OptiSystem练习设计WDM通信系统，并得出WDM分析结果，在此基础上练习使用该软件的优化功能，如何实现系统优化，同时选取一定的参数进行

掺铒光纤

优化，最后给出最优条件和系统达到的最优结果。

2、OptiSystem 用于EDFA 设计

根据下图，运用OptiSystem 练习设计EDFA 通信系统，并得出EDFA 产生的增益，如采用双泵浦，其增益又如何，在此基础上练习使用该软件的优化功能，如何实现系统优化，同时选取一定的参数如EDFA 长度、铒离子浓度、掺杂半径、纤芯半径等参数进行优化，最后给出最优条件和系统达到的最大增益。

3、光纤通信系统设计

选择NRZ 、RZ 调制格式，直接调制或者外调制，APD 管或者PIN 管，low pass rectangular filter 或者 low pass gauss filter ，等设计一个光纤通信系统。同时为了实时地观察系统的运行状态，必须在系统外围增加监测及显示装置，将系统运行结果显示出来，便于观察和分析。因此，需要在系统中加入Eye Diagram Analyzer 、BER Analyzer 、Optical Time Domain Visualizer 、Optical Power Meter 、Optical Spectrum Analyzer 、Oscilloscope Visualizer 。通过这些监测及显示器件，可以较为直观地观察到入纤光功率、调制前后的光信号频谱与时域波形、解调后的信号波形、信号眼图及误码率等系统的运行状态和运行结果，最后根据运行结果优化该系统。

实验三Lascad仿真设计

实验目的

1．熟悉LASCAD实验环境，练习使用软件组建激光谐振腔光学系统。

2．利用LASCAD设计激光谐振腔光学系统并仿真计算该系统的各种特性。

实验内容

1、熟悉LASCAD软件，利用该软件计算若干腔型。

2、自己任选一模型（侧面泵浦圆棒、端面泵浦板条），计算给定谐振腔稳定性、热分析、输出特性、不同位置的光斑，改变其中某个元器件的参数，如位置、曲率半径等，计算参数变换对谐振腔稳定性等特性的影响。