应用光学课程设计报告2018
应用光学课程设计报告
再考虑周视情形，假设直角棱镜 1 绕 y 轴转动。根据棱镜转动定理，可以判 断经过直角棱镜 1、2 像空间旋转的情况。假设经过 1、2，y 轴的像为 y12 轴。像 空间先绕 y12 轴逆时针转动(-1)n-1θ，再绕 y 轴逆时针转动 θ 角。如图 2 所示。第 一个转动通过后面的系统后能在观察的时候实现水平周视。 而第二个转动是多余 的，所以需要通过棱镜 2 的转动来抵消。为抵消这个转动，把棱镜 2 绕光轴逆时 针转动角 α。如图 3 所示。根据棱镜转动定理，转动轴和光轴同向，n 为奇数， 像绕光轴逆时针转动 2α。因为此时光轴与 y 轴反向，所以最后通过棱镜 2 像空 间绕 y 轴顺时针转动了角 2α。 因此只需要 2α=θ， 恰好能抵消棱镜 1 产生的第二 个转动。换句话说，棱镜 2 的转角应为棱镜 1 的转角的一半。
3.共轴系统和棱镜系统的组合
保护玻璃：保护玻璃是一种高强度、耐划伤玻璃，主要用于电子、电器、仪 器仪表、显示器保护屏等。起到保护作用。在这里，保护玻璃放在直角棱镜 1 的前方。 望远物镜：为避免破坏系统的共轴性，共轴球面系统的光轴和棱镜的入射表 面要垂直。因此，将物镜放在道威棱镜后。 分划板和望远目镜：根据开普勒式望远镜的原理，分划板应放在物镜像方焦 平面，在目镜前。所以在下端直角棱镜后分别放置分划板和目镜。 孔径光阑的选择：为了使系统中各个光学零件的尺寸比较均匀，应该把孔径 光阑选在合理的地方。这里选择道威棱镜。因为在相同的通光口径下，道威棱镜 的体积最大。因此希望它的通光口径尽量小。同时，它位于前面四个光学零件的 中间位置，其他光学零件和它比较靠近，当斜光束通过时，他们的孔径比轴向光 束的口径加大较少。 至此，周视瞄准镜的最终原理图及系统结构已全部确定，如图 4 所示。
火炮周视瞄准镜初步设计
应用光学课程设计
应用光学课程设计一、设计题目双筒棱镜望远镜设计（望远镜的物镜和目镜的选型和设计）二、本课程设计的目的和要求1、综合运用课程的基本理论知识，进一步培养理论联系实际的能力和独立工作的能力。
2、初步掌握简单的、典型的、与新型系统设计的基本技能，熟练掌握光线光路计算技能，了解并熟悉光学设计中所有例行工作，如数据结果处理、像差曲线绘制、光学零件技术要求等。
3、巩固和消化课程中所学的知识，初步了解新型光学系统的特点，为学习专业课与进行毕业设计打下好的基础。
三、设计技术要求双筒棱镜望远镜设计，采用普罗I型棱镜转像，系统要求为：1、望远镜的放大率Γ＝6倍；2、物镜的相对孔径D/f′＝1：4（D为入瞳直径，D＝30mm）；3、望远镜的视场角2ω＝8°；4、仪器总长度在110mm左右，视场边缘允许50%的渐晕；5、棱镜最后一面到分划板的距离 14mm，棱镜采用K9玻璃，两棱镜间隔为2～5mm。
6、lz′=8～10mm四、设计报告撰写内容本课程设计要求以设计报告形式完成以下工作：1、认真学习相关像差理论和光学设计知识，做好笔记，完成例题作业并上交；2、根据所讲内容进行本设计具体参数以及结构形式的选择，说明选择理论依据；3、进行本设计的外形尺寸计算，要求写明计算过程；4、使用PW法进行初始结构参数r、d、n的求解，要求写明计算过程；5、计算本设计的像差容限，使用Tcos软件完成设计的模拟和计算，手工修改结构参数进行像差的校正；6、绘制相应的像差曲线图和计算数据报表；7、写出本次课程设计的心得体会。
第5章 望远系统设计范例题目：双筒棱镜望远镜设计（望远镜的物镜和目镜的选型和设计） 要求：双筒棱镜望远镜设计，采用普罗I 型棱镜转像，系统要求为： 1、望远镜的放大率Γ＝6倍；2、物镜的相对孔径D/f′＝1：4（D 为入瞳直径，D ＝30mm ）；3、望远镜的视场角2ω＝8°；4、仪器总长度在110mm 左右，视场边缘允许50%的渐晕；5、棱镜最后一面到分划板的距离≥14mm ，棱镜采用K9玻璃，两棱镜间隔为2～5mm 。
应用光学第2版课程设计 (2)
应用光学第2版课程设计1. 课程概述应用光学是光学的一个重要分支，它不仅仅关注光的传播和反射等基本性质，更注重光在实际应用中的作用。
本课程旨在通过教授应用光学基本理论和实践应用，使学生了解光学在现代科学和工程中的重要作用以及其应用领域的最新研究进展。
2. 课程目标•了解应用光学的基本理论，掌握基本光学原理；•掌握光学测量与检验的基本方法和技能；•熟练掌握应用光学在机械加工、无损检测、电子通信、生命科学等领域的应用；•综合运用所学知识，提高解决实际问题的能力。
3. 课程内容及教学安排本课程拟进行15次课程学习和2次实验教学。
教学内容和安排如下：第1-2周：光的基本性质和传播规律•光与电磁波•光的波动性和粒子性•光在介质中的传播规律第3-4周：光线的传播和反射•光的反射定律•平面镜成像•球面镜和透镜成像第5-6周：光线的折射和色散•光的折射定律•柱棒棱镜的折射和偏转•光的色散和分光元件第7-8周：光学仪器与检测技术•干涉计和干涉条纹的形成•光的偏振和检测•光谱分析和光谱仪器第9-10周：光学设计和成像系统•成像系统的基本要素与成像质量指标•透镜系统的设计和优化•成像系统的实际应用案例第11-12周：应用光学在机械制造中的应用•线性测量技术和激光测距仪•光刻机和光刻板制造•制造中的光学检测技术第13-14周：应用光学在生命科学中的应用•透射电子显微镜•光学显微镜和活细胞成像技术•光学检测技术在生物科学中的应用4. 实验设计实验一：干涉测量实验使用差分干涉仪对一束光进行干涉测量，并绘制干涉和相位条纹图。
实验二：透镜成像实验使用凸透镜进行成像实验，考察不同物距、像距下的成像情况，绘制成像光路图，并测量透镜的焦距。
5. 教材推荐•《应用光学第2版》（庞泉光主编，清华大学出版社）•《光学工程手册》（宋士刚主编，机械工业出版社）•《现代光学基础》（曹必信著，科学出版社）6. 参考文献1.J. W. Goodman, “Introduction to Fourier Optics”,3rd ed., Roberts and Company Publishers, 2005.2.J. E. Greivenkamp, “Field Guide to GeometricalOptics”, SPIE Optical Engineering Press, 2004.3.A. Papoulis, S. U. Pill, “Probability, Random Variables and Stochastic Processes”, 4th ed., McGraw-Hill Education, 2002.。
应用光学第四版课程设计
应用光学第四版课程设计一、引言应用光学是光学的一个分支，它研究如何将光学原理应用到实际问题中去。
在现代科技领域，应用光学的应用越来越广泛，包括激光、光纤通信、生物医学、光学检测等诸多领域。
《应用光学》第四版是应用光学领域中非常重要的一本教材。
本文将针对该教材，进行一次课程设计，以期帮助学生更好地理解和掌握该领域的知识。
二、教学目标本次课程设计的教学目标为：•让学生了解应用光学的基本原理和应用方法；•引导学生掌握激光的基本原理和技术应用；•通过案例分析和实验操作，让学生进一步了解应用光学在现实生活中的广泛应用。
三、课程安排3.1 教学内容第一讲：基本光学原理•光的本质及光的产生、传播、衍射等基本原理；•衰减及反射、透射光的基本概念；•简单光学元件如凸透镜、凹透镜的光学原理。
第二讲：激光基础•激光的定义及发射原理；•激光的光学特性及其应用；•不同类型激光分别适用于哪些领域。
第三讲：激光技术与应用•激光加工、激光切割及激光打标的原理及应用；•激光在医疗、通信、检测、军事等领域的应用案例。
第四讲：应用光学实验•光阑实验；•牛顿环实验；•反射、折射实验。
3.2 教学方法为了使学生更好地掌握应用光学的基本原理和方法，我们将采用以下教学方法：•理论讲解，引导学生了解基本的光学原理和应用方法；•案例分析，让学生进一步了解应用光学在实际生活中的应用；•实验操作，让学生通过实验进一步巩固所学内容。
四、考核方式为了确保学生对于应用光学的掌握，我们将采用以下考核方式：•期末考试：用于测试学生对于应用光学和激光技术的基本知识的掌握情况；•课程论文：要求学生撰写一篇关于某个领域内应用光学的论文，以检验学生在实际问题中运用所学知识的能力；•实验报告：要求学生撰写应用光学实验报告，以检验学生在理论基础上运用知识解决实际问题的能力。
五、教学资源为了保证教学质量，我们将利用以下教学资源：•课本：《应用光学第四版》；•视频教学资源：如MOOC平台上的相关应用光学课程视频；•实验室：学校的光学实验室和物理实验室。
光学设计全程实验报告(3篇)
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。
应用光学课程设计
应用光学课程设计1. 课程背景应用光学是光学科学中的一个重要分支，它研究光学原理及其应用，涉及到现代光学、量子光学、激光技术、光电子学等多个领域。
应用光学广泛应用于通信、能源、医学、环保、军事等领域，已经成为现代社会的关键技术之一。
因此，开设应用光学课程是培养光学科学及其应用领域人才的必要举措。
本文将介绍一门经过改进的应用光学课程的设计与教学实践。
2. 课程设计2.1 课程目标本课程旨在使学生：•掌握应用光学的基本原理和方法；•熟悉应用光学在通信、能源、医学、环保、军事等领域的应用；•具备应用光学解决实际问题的能力和实验研究的基本技能。
2.2 核心内容本课程包括以下核心内容：•光学基础知识与光学元件，包括光的传播、干涉、衍射、透镜、棱镜等；•应用光学的基本原理，包括应用光学的基础原理、激光技术原理、光子学、光电子学原理等；•应用光学技术与应用，包括光学仪器、光通信、光存储、激光加工、光学显微镜、光学遥感等。
2.3 教学方法为了提高学生的学习兴趣和学习效果，本课程采用了多种教学方法，包括：•理论讲授。
课程将采用讲授大纲和ppt等教学材料，形成形象生动的理论讲解。
•实验教学。
本课程还设置了实验环节，让学生直接参与实验和各种项目设计，从而巩固知识并增加实践经验。
•组织学习小组。
课程将以小组形式让学生合作探讨学习问题，改善学生之间的互动关系。
2.4 课程评估为了提高学生的学习效果，课程需考核，分布式考核将由大作业、课堂发言、短笔记等方式来实现。
•大作业占比40%，课程最后等级评定中，占50%；•课堂发言占比20%，课程最后等级评定中，占25%；•短笔记占比10%，课程最后等级评定中，占25%。
3. 教学实践本课程采用以上设计且经实践检验，取得了良好的教学效果和教学评价。
学生都积极参与了相关实验研究并可能得到较高的成绩和评价评级。
4. 结论应用光学作为一门综合性强的技术科学，其课程设计需要设计到相关的理论知识、实验操作等方面。
单透镜——应用光学课程设计报告
单透镜——应用光学课程设计报告广东海洋大学《工程光学》课程设计题目：单透镜设计姓名：李力飞学号：201211911114学院：理学院班级：电科1121指导老师：陈劲民广东海洋大学一.设计目的查阅光学设计软件ZEMAX资料，初步了解ZEMAX在光学系统设计中实现建模、分析的功能；对上学期《应用光学》课程作一扼要系统的复习。
根据设计要求，运用ZEMAX进行辅助设计按要求给出设计结果及撰写设计报告和个人心得总结。
二.设计要求入瞳直径:30mm曲率半径:75,-85mm厚度5mm材质为BK7玻璃光源为可见光(F,d,C)视场角为0°、7°、10°三.设计思路直接将要求作为初始结构参数，输入ZEMAX，并得出初始结果选取透镜两面半径，焦距作为变量进行优化对第一次优化结果进行像质评价，针对不同像差用对应的评价函数优化，直到像差符合要求1李力飞四.设计过程1）入瞳设置入瞳直径为30mm2）视场设置视场角为0度，7度，10度2广东海洋大学3）波长设置波长为F光（0.486），D光（0.587），C光（0.656）单位：um4）透镜参数设置OBJ 和IMA分别为物面，像面。
物面厚度（Thickness）为无穷远，即物距为无穷远。
1.在光阑面（STO）后插入一个新的面2，作为透镜的第二个面。
2.透镜第一面，第二面半径分别为75mm和-85mm。
3.由公式f’=nR1R2/(n-1)[n(R2-R1)+(n-1)d],得出透镜焦距f’=78mm，并将f’作为第二面厚度；透镜厚度d=5mm作为第一面厚度。
（BK7玻璃折射率：1.5168）3李力飞5)评估系统性能1. 3D草图图中可明显看到轴外和轴上的光线都没有聚焦在高斯像面上，这主要是因为系统存在严重的球差，场曲。
4广东海洋大学2.光线像差曲线（RAY FAN）从曲线中可看出主要存在球差，场曲，子午慧差球差：0视场图曲线离轴较严重，特别是全孔径处场曲：7，10视场图原点处曲线斜率不为0子午慧差,7，10视场子午曲线弯曲较严重，或者曲线两端连线与纵轴交点和原点不重合像散：10视场图子午，弧矢曲线不重合，即子午焦面与弧矢焦面不重合5李力飞3.点列图（Spot Diagrams）主要存在球差，慧差，像散球差：0视场RMS（弥散斑半径的方均根）GEO（弥散斑半径）都很大慧差：7，10视场图形形状可看出存在慧差像散：10视场图形呈椭圆状，说明子午像面和弧矢像面不重合子午场曲：10视场图呈椭圆状6广东海洋大学6）优化系统一.设置变量将STO面和2面半径，2面厚度设为变量。
应用光学课程设计-15倍双目望远镜
应用光学课程设计报告———15倍双目望远镜姓名：班级学号：指导教师：光电工程学院2016年01月04日一、望远镜系统的原理 (3)二、课程设计的内容及要求 (3)三、光学元件尺寸计算及数据处理总结 (4)（一）、目镜的计算 (4)（二）、物镜的结构形式及外形尺寸计算 (7)（三）、计算分划板 (7)（四）、计算棱镜 (8)（五）、像差计算 (9)（六）、建立数据文件 (15)一、望远镜系统的原理亥普勒望远镜的原理示意如下图1所示：图 1图中可见亥普勒望远镜是由正光焦度的物镜与正光焦度的目镜构成，与显微镜不同的是望远镜的光学间隔为0，平行光入射平行光射出。
其系统的视觉放大倍率为：'//D D f f e o-=''-=Γ 式中，0f '为物镜的焦距；e f '为目镜的焦距；D 为入瞳直径；'D 为出瞳直径。
在此成像过程中，有一个实像面位于分划面上，可以实现相应的瞄准或测量。
由于亥普勒望远镜成倒像不利于观察，故而需在系统中加入一个由透镜或棱镜构成的转像系统。
军用望远镜的转像系统多是用两个互相垂直放置的180-II D 棱镜（即保罗棱镜）组成。
伽利略望远镜是由正光焦度的物镜和负光焦度的目镜组成，其视觉放大率大于1，形成的是正立的像，无需加转像系统，也无法安装分划板，应用较少。
二、课程设计的内容及要求1、根据已知的一些技术要求，进行外型尺寸计算；1）目镜的选取及计算；2）物镜的结构型式及外型尺寸计算； 3）分划板的外型尺寸计算；4）棱镜的类型选取及外型尺寸计算； 2、像差计算1）求取棱镜的初级像差； 2）求取物镜的初级像差；3）根据物镜的像差求出双胶合物镜的结构参数。
3、计算象差容限；4、根据物镜的结构参数及棱镜的结构参数进行部分光线追迹，初步求出像点的位置及象差的大小；5、利用前几步计算出的初始结构参数制作数据文件；6、利用数据文件上机操作、计算。
并用像差容限加以评价系统的可实用性，如果结果不满足像差容限的要求，则需修改初始结构参数，再进行上机操作，如此反复，直至满足要求为止。
应用光学实验报告
成绩信息与通信工程学院实验报告（操作性实验）课程名称：应用光学实验题目：薄透镜焦距测量和光学系统基点测量指导教师：班级：学号：学生姓名：一、实验目的1.学会调节光学系统共轴。
2.掌握薄透镜焦距的常用测定方法。
3.研究透镜成像的规律。
4.学习测定光具组基点和焦距的方法二、仪器用具1、光源（包括LED，毛玻璃等）2、干板架3、目标板4、待测透镜（Φ，）5、反射镜6、二维调节透镜/反射镜支架7、白屏8、节点器（含两Φ40透镜，f 200和f 350）三、基本原理1.自准直法测焦距 如下图所示，若物体AB 正好处在透镜L 的前焦面处，那么物体上各点发出的光经过透镜后，变成不同方向的平行光，经透镜后方的反射镜M 把平行光反射回来，反射光经过透镜后，成一倒立的与原物大小相同的实象B A ''，像B A ''位于原物平面处。
即成像于该透镜的前焦面上。
此时物与透镜之间的距离就是透镜的焦距f ，它的大小可用刻度尺直接测量出来。
图 自准直法测会聚透镜焦距原理图2. 二次成像法测焦距由透镜两次成像求焦距方法如下：图 透镜两次成像原理图当物体与白屏的距离f l 4>时，保持其相对位置不变，则会聚透镜置于物体与白屏之间，可以找到两个位置，在白屏上都能看到清晰的像．如上图所示，透镜两位置之间的距离的绝对值为d ，运用物像的共扼对称性质，容易证明：ld l f 422-='上式表明：只要测出d 和l ，就可以算出f '．由于是通过透镜两次成像而求得的f '，这种方法称为二次成像法或贝塞尔法．这种方法中不须考虑透镜本身的厚度，因此用这种方法测出的焦距一般较为准确．3.主面和主点若将物体垂直于系统的光轴，放置在第一主点H 处，则必成一个与物体同样LM大小的正立的像于第二主点H ＇处，即主点是横向放大率β＝＋１的一对共轭点。
过主点垂直于光轴的平面，分别称为第一和第二主面，如图1中的MH 和M ＇H ＇。
应用光学第四版课程设计
应用光学第四版课程设计1. 课程概述本课程是应用光学第四版的课后设计，旨在帮助学生深入理解应用光学的基本原理和实际应用。
本课程以问题为导向，通过探究光学现象和实验验证，加深对光学知识的理解。
2. 课程目标•熟练掌握应用光学的基本原理和实际应用；•能够理解并解决与应用光学相关的实际问题；•具有一定的实验设计，数据处理和报告撰写能力。
3. 教学内容1.高斯光学•高斯光束的概念及特性•几何光学和物理光学之间的转化•欧拉公式及应用•理想成像系统的特性2.相干光学•干涉和衍射现象•奇异分解定理•自相干和互相干性质•前向散射问题3.激光光学•激光的产生和放大原理•激光谱学的基本概念•激光的各种应用4.光学仪器•光学显微镜和电子显微镜•光谱仪和干涉仪•激光雷达和光学测距仪4. 实验设计本课程设置了两个实验项目，分别为：1.摩尔条纹的实验验证：通过一个简单的光路，让学生了解摩尔条纹的形成原理，并实际验证条纹模型的正确性。
2.激光测距实验：通过使用激光测距仪进行测距，让学生了解激光测距的基本原理，并深入了解仪器的构成和工作原理。
5. 考核方式本课程的考核方式将参考学生成绩的综合发展情况，采用以下方式：1.平时作业：根据学生上课的表现和平时完成资料、练习的情况，进行评估。
2.实验成绩：根据学生完成实验的情况和实验报告的质量，进行评估。
3.期末考试：考试内容涵盖本课程的所有知识点，以选择题、计算题和应用分析题为主。
6. 授课方式本课程将采用线上线下相结合的授课方式。
授课内容将在线上进行，实验将组织线下进行，并采取分散实验时间的方式，确保学生的安全。
7. 参考资料•应用光学（第四版）（美）A·E·西耶（Herbert A.Meyerhoff）著，梁积懋等译•应用光学实验指导书（第四版）郭志华著，吴稳强等译8. 总结本课程通过问题导向的方法，让学生深入理解应用光学的原理和应用，并通过实验验证增强了学生的实践能力。
光学课程设计报告范文
光学课程设计报告范文一、教学目标本章节的教学目标分为三个维度：知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
1.知识目标：通过本章节的学习，学生需要掌握光学的基本概念、原理和定律，包括光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象。
2.技能目标：学生能够运用光学知识解决实际问题，如进行光学实验、分析光学图像、计算光学参数等。
3.情感态度价值观目标：培养学生对科学的热爱和好奇心，提高学生对光学实验和科学研究的兴趣，培养学生的团队合作和批判性思维能力。
二、教学内容本章节的教学内容主要包括光学的基本概念、原理和定律。
具体包括以下几个方面：1.光的传播：介绍光的传播方式、速度和介质对光传播的影响。
2.光的反射：讲解光的反射定律、反射图像的形成和反射现象的应用。
3.光的折射：讲解光的折射定律、折射现象的观察和折射率的概念。
4.光的干涉：介绍干涉现象的产生原因、干涉条纹的形成和干涉实验的原理。
5.光的衍射：讲解衍射现象的产生条件、衍射光强的分布和衍射实验的原理。
三、教学方法为了提高教学效果，本章节将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
具体包括：1.讲授法：通过教师的讲解，系统地介绍光学的基本概念、原理和定律。
2.讨论法：学生进行小组讨论，引导学生主动思考和探索光学问题。
3.案例分析法：通过分析典型的光学实验案例，帮助学生理解和应用光学知识。
4.实验法：安排光学实验课程，让学生亲身体验光学现象，提高学生的实验操作能力和观察能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威的光学教材，为学生提供系统、全面的学习材料。
2.参考书：推荐学生阅读相关的光学参考书籍，丰富学生的知识储备。
3.多媒体资料：制作光学教学PPT、视频等多媒体资料，生动形象地展示光学现象。
4.实验设备：准备光学实验所需的仪器和设备，确保学生能够顺利进行实验操作。
五、教学评估本章节的教学评估将采用多种方式，以全面、客观地评价学生的学习成果。
《应用光学课程设计》大纲
《应用光学课程设计》大纲一、课程设计周数：1周二、适用专业：测控技术与仪器，光信息科学与技术三、课程设计培养目标及要求：应用光学是光信息科学与技术等多种专业的专业基础课程，它即是一门理论学科又是一门应用学科。
作为教育部门，卓有成效地培养出合格的光学设计人材是教学工作中的首要任务。
然而课堂教学只能使学生掌握扎实的理论知识，致使学生缺乏具体的实践经验，为了培养出复合型的实用人才，在坚实的理论知识基础上还必须要求学生具有一定的实际工作的技能，以便走上工作岗位后能很快的适应工作环境。
所以为锻炼培养学生的实际操作能力，增强学生毕业后的工作适应性，在教学中必须高度重视实践教学环节。
而课程设计正好能增强学生的光学设计水平。
从而培养出既有理论又有实践水平的高级专门人才。
光学设计着眼于应用光学的基本理论知识、光学设计基本理论和方法，侧重于典型系统具体设计的思路和过程，加强学生对光学设计的切身领会和理解，将理论与实际融合、统一，以提高学生综合分析及解决问题能力的培养。
四、课程设计的主要内容：1.使用ZEMAX进行准直透镜的设计2.简单低倍放大镜的设计3.双胶合物镜的设计4.激光光束的准直设计5.伽利略望远镜的设计通过对所学应用光学理论知识，对常见的一些典型的望远系统进行设计，设计内容主要包括：利用PW法进行相应系统的结构选型及初始结构参数设计、光线追迹及像差平衡等。
五、课程设计方式、场所：学校教室及机房。
六、课程设计教师学生的任务：1、学生的任务1)掌握光学设计理论计算及分析能力，学习操作相关的光学设计软件的基本技能。
在教师的指导下，按照光学设计工作的基本要求，正确组织学生进行计算及分析：学习像差的基本理论；学习使用ZEMAX软件输入光学结构数据；学习使用ZEMAX分析初级像差并设置简单的优化函数；设计简单的光学系统，并做简单的分析和总结；撰写课程设计论文。
2)进一步理解应用光学的理论和方法。
通过边实验、边学习、边思考和边总结，把实践操作与课堂所学理论和方法相结合。
应用光学课程设计报告书
光学课程设计报告姓名:班级 :学号:目录..3.4..8..13 14.14 .21..25 .26.2734 37.39光学课程设计任务一、设计目的1、重点掌握设计光学系统的思路。
初步掌握简单的、典型的系统设计的基本技能，熟练掌握光线光路计算技能，了解并熟悉光学设计中所有例行工作，如数据结果处理、像差曲线绘制、光学零件技术要求等。
2、在熟练掌握基本理论知识的基础上，通过上机实训，锻炼自己的动手能力。
在摸索的过程中，进一步培养优化数据的能力和理论联系实际的能力。
3、巩固和消化应用光学和本课程中所学的知识，牢固掌握典型光学系统的特点，并初步接触以后可能用到的光学系统，为学习专业课打下好的基础。
......二、设计题目双筒棱镜望远镜设计（望远镜的物镜和目镜的选型和设计）三、技术要求双筒棱镜望远镜设计，采用普罗I 型棱镜转像，系统要求为：1、望远镜的放大率Γ＝6倍；2 、物镜的相对孔径D/f ′＝1 ： 4 （ D 为入瞳直径，D＝30mm ）；3、望远镜的视场角2ω＝8°；4、视场边缘允许50% 的渐晕；5、棱镜最后一面到分划板的距离不小于14mm ，棱镜采用K9 玻璃，两棱镜间隔为2～ 5mm ；6、筒长约为 110mm左右；......望远镜外型尺寸计算......计算整体外形尺寸1、求f1' ， f 2 'f1 '4D 4 30mm120mmf 2 'f1 '20mm2、求D'D 'D5mm3、求分划板直径D分 ' 2 f1 'tanw(2120tan4o)mm 16.7824mm 4、求目镜视场2w'tan w'tan w6tan4o0.41962w '45.522o5、棱镜的展开K=L D=2棱镜等效为空气平板后厚度d LD在设计时，下半部分的光用目镜的通光口径来拦掉，上半部分的光用棱镜的最后一面来拦掉。
应用光学课程设计例子(学生)
应用光学课程设计一.题目：8倍观察镜的设计 二.设计要求全视场： 2ω=7°； 出瞳直径： d=5mm ； 镜目距： p=20mm ； 鉴别率：α=''6； 渐晕系数： k=0.55；棱镜的出射面与分划板之间的距离：a=10mm ； 棱镜：别汉屋脊棱镜，材料为K10； 目镜：2-28。
三.设计过程 （一）目镜的计算 1.目镜的视场角︒=⇒⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫==Γ1451.52'25.3tan 'tan 8tan 'tan ωωωω 2.由于目镜存在负畸变（3%～5%），所以目镜的实际视场角为：︒=⨯=+=7524.5405.11451.52%51'22'）（实际ωω3.目镜的选型：目镜2-28如下图所示：相应的系统参数为：mm f 216.20'=；︒=57'2ω；mm S f 49.4'=；mm d 5=其结构参数如下表所示：4.目镜倒置目镜倒置后的结构参数如下表所示：5.手动追迹光线，求出倒置后的S f’用l 表进行目镜近轴光的追迹，如下表所示： 通过光线追迹得到S f’=18.276mm 6.计算出瞳距p ’望远系统的结构图如图所示：由于孔径光阑是物镜框，则孔径光阑经目镜所成的像为出瞳，则Γ+=⇒Γ=-⇒-=-⇒⎪⎭⎪⎬⎫=-=-='2''2''2''1'22''1')'()'('''f S p f S p f S p f f f xx S p x f x f f f fmmp 803.208216.202760.18'=+= 求得的出瞳距mm p 803.20'=与设计要求mm p 20'=较接近，因此选择的目镜满足要求。
（二）物镜的计算 1.物镜焦距mm f f f f e o eo 728.161216.208''''=⨯=⋅Γ=⇒=Γ2.物镜视场2ω=7° 3.物镜入瞳直径mm d D dDD D 4058'=⨯=⋅Γ=⇒==Γ 4.物镜的相对孔径0432.411''==D f f D o o5.物镜的选型本设计的相对孔径和视场角都不大，可以选择较简单的双胶合物镜结构形式。
应用光学第三版课程设计 (2)
应用光学第三版课程设计课程概述应用光学是现代光学技术的一个重要分支，它的研究范围涉及到光学仪器、光学元件和光学测试等方面。
本课程旨在通过对应用光学的理论和实践进行探究，提升学生解决光学问题的能力，培养学生对实验测试的技能，使其熟悉应用光学相关理论和技术，为学生今后从事科研、工程技术等领域奠定坚实的理论基础。
课程目标通过本课程的学习，学生应当具备以下能力：•熟悉应用光学的基本理论和相关技术；•掌握光学元件的基本原理和性能；•掌握各种光学测试方法和实验技术；•熟练应用光学理论和实践解决光学问题；•培养学生的实验技能和创新精神。
课程安排本课程分为理论和实践两部分，每部分占总课时的50%。
理论部分理论部分主要涵盖以下内容：1.光的基本概念和光学波动方程；2.光的干涉、衍射和偏振现象；3.非线性光学现象和光学谐振腔；4.光的传输和光学成像原理；5.现代光学测量技术。
实践部分实践部分主要涵盖以下内容：1.光学仪器的组装和调试；2.光学元件的性能测试；3.干涉、衍射和偏振光的实验；4.光学成像实验；5.光学测试方法的实验。
每个实验的具体内容和要求将在课堂上进行详细介绍。
课程评估本课程的总评分由理论和实践两部分的成绩组成，其中理论部分占60%，实践部分占40%。
考核形式包括小测验、作业、实验报告和期末考试等。
参考教材1.应用光学（第三版），吴小康，北京大学出版社；2.光学（第七版），A. E. Hecht，高等教育出版社；3.现代光学，Guenther R&L，机械工业出版社。
结束语应用光学是一门重要的现代光学技术课程，通过对理论和实践的学习，可以让学生更好地了解光学领域的基础知识和相关应用。
本课程将为学生未来在科研、工程技术等领域打好坚实的理论基础，并培养其实验技能和创新精神。
应用光学课程设计
应用光学课程设计
应用光学是一门旨在培养学生对光学原理及其在实际应用中的
应用能力的学科。
本课程旨在介绍光学的基本概念、原理和应用，深入了解光学系统的设计、测量和控制，以及光学器件和系统的应用。
通过本课程的学习，学生可以掌握光学的基本理论和实际应用，从而为未来的工作和学习打下坚实的基础。
课程目标：
1. 掌握光学的基本概念、原理和应用；
2. 熟悉光学器件和系统的设计、测量和控制；
3. 了解光学技术在各个领域的应用，如通信、医学、工业等；
4. 培养学生的实验能力和问题解决能力。
课程大纲：
第一节：光学基础知识
1. 光的本质和光的传播
2. 光的干涉和衍射
3. 光的偏振和旋转
第二节：光的测量和控制
1. 光学测量的基本原理
2. 光的调制和控制
3. 光的成像和显示
第三节：光学器件和系统
1. 光学器件的分类和特性
2. 光学系统的设计和优化
3. 光学系统的测量和校准
第四节：光学应用
1. 光学在通信领域的应用
2. 光学在医学领域的应用
3. 光学在工业领域的应用
第五节：实验
1. 光学基础实验
2. 光学器件和系统实验
3. 光学应用实验
评估方式：
1. 平时成绩（参与度、作业、课堂表现等）占20%；
2. 期中考试占30%；
3. 期末考试占50%。
参考教材：
1. 《应用光学》（第四版），江苏教育出版社；
2. 《现代光学》（第六版），高等教育出版社；
3. 《光学基础》（第二版），电子工业出版社。
应用光学课程设计实验报告
应用光学课程设计实验报告1. 实验背景应用光学是光学原理在工程和技术应用中的具体应用，例如光学成像、光学通信和激光技术等。
本实验旨在通过实际操作，加深对应用光学知识的理解，提高实验者的实践能力。
2. 实验目的1.了解光学实验仪器的使用方法。
2.掌握光学成像的基本原理。
3.学习激光技术在通信中的应用。
3. 实验内容3.1 光学成像实验使用凸透镜和凹透镜进行实验，观察不同物距和像距的关系，验证透镜成像公式。
3.2 激光通信实验设计并搭建激光通信系统，测试传输距离和传输速率，分析干扰和衰减情况。
4. 实验步骤4.1 光学成像实验1.安装凸透镜和凹透镜在光学台上。
2.调整光源位置，发出平行光束。
3.移动屏幕，观察成像情况。
4.测量物距、像距，计算倍率并与理论值比较。
4.2 激光通信实验1.搭建发射端和接收端。
2.调试激光器和接收器参数。
3.测试传输距离和传输速率。
4.分析实验结果，探讨优化方案。
5. 实验数据与分析5.1 光学成像实验数据物距（cm）像距（cm）焦距（cm）倍率20 40 30 230 10 15 2根据实验数据计算的倍率与理论值相符，说明成像实验结果正确。
5.2 激光通信实验数据传输距离：100m传输速率：10Mbps经过分析发现，传输距离过远时，信号衰减严重，需要增加中继设备进行信号放大。
6. 实验总结通过本次实验，我对应用光学的实际应用有了更深入的了解，掌握了光学成像和激光通信的基本原理和实验方法。
实验中遇到的问题和挑战也让我更加深入地理解了光学技术的重要性和难点所在。
希望在今后的学习和工作中能够更好地运用光学知识，为科学研究和工程应用提供更好的支持。
7. 参考文献1.王小明. 光学原理与技术. 北京：科学出版社，2010.2.李大伟. 激光应用技术导论. 上海：上海科技出版社，2015.。
应用光学实验报告
报告(操作性实验)课程名称:应用光学实验题目:薄透镜焦距测量与光学系统基点测量指导教师：班级：学号：学生姓名:一、实验目得1、学会调节光学系统共轴。
２、掌握薄透镜焦距得常用测定方法。
３、研究透镜成像得规律。
４、学习测定光具组基点与焦距得方法二、仪器用具１、光源(包括LED,毛玻璃等)2、干板架3、目标板4、待测透镜(Φ5０、０，f75、0mm)5、反射镜６、二维调节透镜/反射镜支架7、白屏8、节点器(含两Φ40透镜,ｆ200与f ３50)三、基本原理1、自准直法测焦距如下图所示,若物体正好处在透镜Ｌ得前焦面处,那么物体上各点发出得光经过透镜后,变成不同方向得平行光，经透镜后方得反射镜M把平行光反射回来,反射光经过透镜后，成一倒立得与原物大小相同得实象,像位于原物平面处。
即成像于该透镜得前焦面上。
此时物与透镜之间得距离就就是透镜得焦距,它得大小可用刻度尺直接测量出来。
L M图1、2 自准直法测会聚透镜焦距原理图2、二次成像法测焦距由透镜两次成像求焦距方法如下:图1、3 透镜两次成像原理图当物体与白屏得距离时,保持其相对位置不变,则会聚透镜置于物体与白屏之间,可以找到两个位置,在白屏上都能瞧到清晰得像.如上图所示,透镜两位置之间得距离得绝对值为，运用物像得共扼对称性质，容易证明：上式表明:只要测出与,就可以算出.由于就是通过透镜两次成像而求得得，这种方法称为二次成像法或贝塞尔法．这种方法中不须考虑透镜本身得厚度,因此用这种方法测出得焦距一般较为准确．３、主面与主点若将物体垂直于系统得光轴,放置在第一主点Ｈ处,则必成一个与物体同样大小得正立得像于第二主点H'处,即主点就是横向放大率β＝＋１得一对共轭点。
过主点垂直于光轴得平面,分别称为第一与第二主面,如图１中得MH与M'Ｈ＇。
４、节点与节面节点就是角放大率γ=+1得一对共轭点。
入射光线(或其延长线)通过第一节点Ｎ时,出射光线(或其延长线)必通过第二节点N ＇,并于N 得入射光线平行(如图所示)。
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应用光学课程设计报告——双胶合物镜的设计答辩成绩：报告成绩：学院：班级：姓名：学号：常州工学院目录一、 引言（背景）： (1)二、 设计原理 (2)（1）像空间F 数 (2)（2）六个面 (2)（3）求物方孔径EPD (2)（4）h=D/2=12.5 (2)（5）根据C I 求C ，并规划成C (3)（6）根据,S S I II 求P 、W ...................................................................... (3)（7）将P 、W 规化成P ——、W --------- (3)（8）光源为无穷远处 (4)（9） 求P0 (4)（10） 初始结构计算 (4)（11）透镜厚度 (5)三、设计目的或者任务 (5)四、 设计内容（要求有光学测量系统图） (6)1、步骤一输入入瞳直径25mm ： (6)2、步骤二输入视场 (7)3、步骤三输入波长0.6328um (8)4、步骤四在透镜数据编辑器内输入镜头参数。
(9)5、步骤五分析优化前的系统性能 (9)6、步骤六优化设计 (12)7、步骤七数据比较与优化后的参数 (13)五、 设计小结 (16)六、 参考文献 (17)七、 附录：设计图纸等 (17)一、引言（背景）：随着计算机技术的不断进步和发展，在光学系统的设计过程中越来越多得利用到计算机技术，其中ZEMAX就是一款应用十分广泛的的光学设计软件，具有功能完善、操作简单、准确性高、人机交互性好等特点，极大地简化了光学系统的设计过程。
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目前已经是被光电子领域熟知的光学设计的首选软件。
该软件拥有两大特点，就是可以实现序列和非序列分析。
在全球范围内，这款软件已经被广大的应用在设计显示系统，照明，成像的使用系统，激光系统以及漫射光的设计应用方面。
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功能强大，速度快，灵活方便，是一个很好的综合性程序。
ZEMAX能够模拟连续和非连续成像系统及非成像系统。
我们知道单透镜是由两个表面加中间材料构成的，双胶合透镜在设计时增加了一种材料，相当于两种材料的两个单透镜贴合在一起，但由于胶合连接部分是一个表面，所以双胶合透镜由3 个面组成。
二、设计原理（1）像空间F数：计算无穷远共轭点时的轴上有效焦距与近轴入瞳孔径的比值。
（2）六个面：本系统有6个面：物面、光阑面、透镜前表面、胶合面、透镜后表面、像面。
（3）求物方孔径EPD：提供的有效焦距efl为100mm，像空间F/﹟=4 。
由公式EPD=ef1/F数=100/4=25得物方孔径EPD约等于25。
（4）h=D/2=12.5hz=0u*=h/f=12.5/100=0.125计算平行玻璃板像差u=0.125radu z=-4=-0.0698d=67mmn=1.5163，v=64.1由下列公式求得：球差S I =-67*（1.51632-1）*0.1254/1.51633=-0.00609 慧差S II =-0.00609*（-0.0698）/0.125=0.0034轴向色差：CI=-67*（1.5163-1）*0.1252/（64.1*1.51632）=-0.00366（5）根据C I 求C ，并规划成C（6） 根据,S S I II 求P 、WP=S I /h=0.00609/12.5=0.0004872W=SII/J=-0.0034/1.0489=0.00324(7) 将P 、W 规化成P 、W求得C =（-0.00366/12.52）*100=0.0023 P =0.0004872/0.1253=0.24945 W=0.00324/0.1252=0.20736（8）光源为无穷远处P __∞=P __, W ____∞=W ____（9）求P 0冕牌在前，00.1W（10）初始结构计算经过查阅《光学设计手册》，要求使用BAK1-F3玻璃，初始数据为：n1=1.53028 n2=1.61655 CI=0.0023求解各曲率半径：0.24945-0.85（0.20736+0.1）2=0.16915 1.617-2.2815-0.776（11）透镜厚度三、设计目的或者任务利用ZEMAX 软件仿真设计一双胶合物镜1、焦距为100mm ；2、波长为0.6328um;3、光源为无穷远处;4、像空间F/﹟=4=4mm 2mm61.84-43.83-128.855、前一块玻璃为BAK1,后一块玻璃为F3四、设计内容（要求有光学测量系统图）首先，根据要求的设计参数计算物方孔径EPD。
提供的有效焦距efl为100mm，像空间F/﹟=4 。
由公式EPD=ef1/F数=100/4=25得物方孔径EPD约等于25。
1.步骤一：输入入瞳直径25mm（7）：在快捷按钮栏中单击“Gen→Ape rture”（8）：在弹出对话框中“General”中，“光圈类型”选择“入瞳直径”，“光圈数值”输入“25”，“Apodization type（变迹法）”选择“Uniform”。
（9）单击“确定”按钮，如图1 所示。
图12.步骤二：输入视场。
（1）：在快捷按钮栏中单击“File”。
（2）：在弹出对话框“File Data”中选择“角度”。
（3）：在“使用”栏中，选择“1、2、3”。
（4）：在（X-视场，Y-视场）输入三组视场数据，(0, 0), (0, 3)和(0, 5)。
（5）：单击“确定”按钮，如图2 所示。
图23.步骤三: 输入波长0.6328um。
（1）：在快捷按钮栏中单击“Wav”。
（2）：在弹出对话框“Wavelength Data”中“使用”栏里，选择“1”。
（3）：在“波长”栏输入数值“0.6328”。
（4）：单击“确定”按钮，如图3所示。
图 3这样，系统配置完毕，即可在(Lens Data Editor)LDE中输入数据。
4.步骤四: 在透镜数据编辑器内输入镜头参数。
(1)：在文件菜单“File”下拉菜单中单击“New”,弹出对话框“Lens Date Editor”。
(2) ：在弹出对话框“Lens Date Editor”中，在镜面编辑窗口中选择Edit(编辑) >插入曲面，添加3个镜面(3) ：在glass窗口中写入材料的类型，设计要求第一块镜面材料BAK1第二块镜面材料为F3。
(4) ：在Thickness栏中填入玻璃厚度。
图4- 1(5) ：使用求解去执行设计约束，设置像空间F/#为恒定值4。
图4- 2图4- 35.步骤五: 分析优化前的系统性能（1）：选择分析(Analysis)→草图(Layout)→2D草图(2D Layout)，将出现2D草图LAYOUT。
图5-1（2）：选择分析（Analysis）>点列图（Spot Diagrams）>标准点列图（Standard），将出现标准点列图Spot Diagram。
图5-2（3）:选择分析（Analysis）>特性曲线(Fans)> 光路(Optical Path)，将出现光路图OPD FAN。
图5-3（3）:选择分析（Analysis）>特性曲线(Fans)>光线像差( Ray Aberration)，将出现光线像差图RAY FAN。
图5-46.步骤六：优化设计从2D草图可以看出，因为像平面的位置并未确定，镜头的性能参数并非最优，所以需要使用ZEMAX提供自动对焦的工具。
（1）：选择工具（Tools） > 杂项（Miscellaneous） > 快速对焦（Quick Focus），在弹出的窗口中点选择“以像平面上光线的重心为参照系计算”选项。
图4（2）：进一步优化，建立默认的评价函数。
设置可变参数。
选择编辑（Editers）>优化函数（Merit Function）。
在弹出的窗口中选择工具（Tools）>默认优化函数(Default Merit Functions)。
玻璃边缘厚度填入最小2mm，最大12mm。
（3）：最终优化选择工具（Tools）> 优化（Optimization）> 优化（Optimization）。
在弹出的窗口中执行最终优化。
图 6 最终优化结果7.步骤七：数据比较与优化后的参数优化后的2D草图：从图中可以看出，总长度为53.99890mm。
优化后标准点列图：RMS 点尺寸是径向尺寸的均方根。
艾利圆环的半径是1.22 乘以主波长乘以系统的F# ，它通常依赖于视场的位置和光瞳的方向。
光线像差特性曲线：优化后的光路图：设计的最终渲染模型如下：五、设计小结通过这次光学课程设计我对ZEMAX以及AutoCAD的了解和掌握应用更加的熟练了，对于透镜的设计有了更深一步的了解，并且对以往的知识的疏忽得以补充。
这学期有幸参加了光学设计课程的学习，通过学习体会到这门学科把基本的几何光学理论与复杂的光学器件相互结合，并且灵巧的运用了比较专业的光学设计软件ZEMAX，系统地论述了“光学设计”课程的基本理论及设计方法，重点介绍了具有普遍意义的典型光学系统的有关设计内容，以阐明光学设计中带有共性的问题。
既检验了我们对光学基本概念、基本定律、基本计算的掌握程度，有考验了我们开阔的思维及动手能力。
此次实训最大的收获不是我学习到了多少知识而是这几天实训给我的感悟：首先是心态。
一定要有一个积极的心态，独立解决问题的意识，培养扎实基础的认识。
不要什么东西都感觉跟简单(很多东西可能是看似简单)就不去做了或者不屑一做，以至于性网上搜搜就可以了，这样很不好。
有自己的东西有自己的付出才会有程序运行成功时的喜悦和小自豪，这样也有助于培养自己的兴趣。
要时刻牢记态度决定一切。
其次是兴趣，感觉学习工作中兴趣很关键，只是一个引发人积极性的问题，有了兴趣就自觉了，效率自然就高了。
再次要敢于尝试和挑战。
不要安于现成的程序，而且不要害怕失败，在程序调试的过程中这点尤为重要，“发现出问题然后解决问题”是一个积累经验的过程，而且很高效。
最后要不懈追求。
光学课程设计不仅给我们提供了一个很好的展现应用自己所学握的知识的平台，又是检验自己所学知识的一次考核.我们运用各自在各方面的优势中和起来，形成了一个团队.通过团队力量，才使设计得以完成.可以说，我们是一个不可或缺的整体，少了任何一个人都是无法完成任务的。