zemax非顺序系设计教程
光学设计指引贴9《非序列照明系统优化》
光学设计指引贴9：非序列照明系统优化ZEMAX中的非序列照明系统优化，弥补了一些照明系统模拟软件不能优化的弊端，因此也是不少光学设计者感兴趣的问题。
为了能了解与掌握非序列系统的优化，应先了解非序列的建模。
本章给出了“桌面\非序列优化\1－非序列建模实例\例1.ZMX”，及其建模笔记“例1 建模笔记.doc”。
另外在ZEMAX 2009中做了个用FREZ操作数，进行非序列优化的实例“桌面\非序列优化\2－非序列优化实例\实例2”，内有ZEMAX建模文件，及其建模优化说明“非序列自由形式（Freeform Z）的优化.doc”。
这个优化实例,可引申到反光瓦，CPC类聚光照明系统的优化上。
以上只是非序列优化快速入门的指引部分，在“桌面\非序列优化\3－非序列优化教程\例3－非序列优化改善.ZMX”光棒优化方法，详细介绍了非序列优化的基本原理。
在此基础上，可以参考三个网上下载的非序列优化的说明。
一关于非序列操作数分类根据用途不同分为两类：1 非序列物体数据的约束NPXG－非连续的物体位置x 坐标大于NPXL－非连续的物体位置x 坐标小于NPXV－非连续的物体位置x 坐标值NPYG－非连续的物体位置Y 坐标大于NPYL－非连续的物体位置Y 坐标小于NPYV－非连续的物体位置Y 坐标值NPZG－非连续的物体位置z 坐标大于NPZL－非连续的物体位置z 坐标小于NPZV－非连续的物体位置z 坐标值NTXG－非连续的物体位置x 倾斜大于NTXL－非连续的物体位置x 倾斜小于NTXV－非连续的物体位置x 倾斜值NTYG－非连续的物体位置y 倾斜大于NTYL－非连续的物体位置y 倾斜小于NTYV－非连续的物体位置y 倾斜值NTZG－非连续的物体位置Z 倾斜大于NTZL－非连续的物体位置Z 倾斜小于NTZV－非连续的物体位置Z 倾斜值NPGT－非连续参数大于。
Hx 的值用来定义参数编号NPLT－非连续参数小于。
Hx 的值用来定义参数编号NPV A－非连续参数等于。
Zemax软件设计教程_2
Samples/Sequentia/lObjectives/Cooke 40 degree field.zmx
目标： 将1~6面转换成非序列元件； 在原像面位置加入一个非序 列的探测器； 加入一个非序列的光源表示 物空间的轴上光束
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
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一、序列模式介绍
Extended source modeling 几何像分析可用于建模扩展光源， 分析要用的分辨率， 显示成像物体的外形， 提供像方位的直观感受。
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
一、序列模式介绍
Off-axis systems
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
点选YES键
转换成完全的非序列模式后，将不再出现LDE窗口，而是非序列元件 编辑窗口（Non-sequential Component Editor）
打开3D Layout，如右图
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ciomp.CAS
第二步，插入一个非序列光源 双击Object Type，在出现的 对话框中，Type一栏中选择 Source Ellipse点击OK
Samples > Sequential > Tilted systems & prisms > Tilted mirror.zmx
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Samples > Sequential > Telescopes > Unobscured Gregorian.zmx
zemax非顺序系设计教程
zemax非顺序系设计教程如何创建一个简单的非顺序系统建立基本系统属性我们将创造出一个带点光源的非序列系统，抛物面反射镜和一个平凸透镜镜头耦合成一个长方形光管灯，如下面的布局显示。
我们还将跟踪分析射线探测器获得光学系统中的各点照度分布。
下面是我们最终将产生：如果ZEMAX软件没有运行，启动它。
默认情况下，ZEMAX软件启动顺序/混合模式。
要切换到纯非连续模式，运行ZEMAX软件，然后点击文件“>非序列模式。
一旦纯非连续模式，在编辑器窗口的标题栏将显示非连续组件编辑器而不是在连续模式时只用于连续或混合模式系统的镜头数据编辑。
对于本练习，我们会设置系统波长，点击系统>波长，指定波长0.587微米。
我们还将在系统设置单位，System>General /Unit tab “一般组标签如下（默认）(default).。
除辐射辐照装置单位如Watt.cm -2外，您可以指定光度和能源单位，如lumen.cm -2或joule.cm -2。
我们将选择默认为这项工作辐射单位。
创建反射按键盘上的“插入”（insert）插入几行非序列编辑器。
在设计的第一部分，我们将创建一个由抛物面反射镜准直的线光源。
然后，我们将在+ Z上放置探测器对象和看光照在探测器上的分布。
建立第一个对象通过抛物面反射镜。
在编辑器对象1列“对象类型”（Object type）双击（右击一下）下，打开对象的属性窗口。
根据类型选项卡类型设置为标准的表面（Standard Surfauce），然后单击确定。
在编辑器，请在标准表面对象相应的地方列下列参数。
对于某些参数，您可能需要滚动到编辑器的右方以看到标题列，显示所需参数的名称。
Material: MirrorRadius: 100Conic: -1 (parabola抛物线)Max Aper: 150Min Aper: 20 (center hole in the reflector在反射中心孔)所有其他参数缺省您可以通过“分析>布局”>NSC三维布局菜单，或NSC阴影模型（分析“布局”>NSC阴影模型）打开NSC 三维布局，看看反射镜样子。
ZEMAX中如何能优化非序列光学系统
ZEMAX中如何能优化非序列光学系统
要优化非序列光学系统，在ZEMAX中可以通过以下步骤进行操作：
1.打开ZEMAX软件并在工作区中创建一个新的光学系统。
2.在系统设置中，选择非序列模式。
这将允许你在光学系统中添加和
优化非序列组件。
3.添加所有非序列光学元件到系统中。
你可以通过从元件库中拖动和
放置元件来完成这一步骤。
4.对系统进行初始设置，包括设置光源、检测器和其它系统参数。
5.进行优化。
ZEMAX提供了多种优化方法，如全局优化、局部优化、
灵敏度分析等。
你可以选择适合你系统的优化方法，并设置参数进行优化。
6.分析优化结果。
ZEMAX将根据你选择的优化方法和参数对系统进行
优化，并提供优化结果。
你可以通过查看光学系统的传输矩阵、光线追迹图、像差图等来分析优化后的结果。
7.根据需要进行调整。
根据分析结果，你可以对光学系统进行调整，
包括改变元件参数、添加或删除元件等。
8.重复优化过程。
根据调整后的光学系统，你可以再次进行优化，以
进一步改善系统性能。
通过以上步骤，你可以在ZEMAX中优化非序列光学系统，以获得更好
的系统性能。
Zemax光纤输出光斑整形光源的选择问题(非序列模式)018
018：光纤输出光斑整形光源的选择问题（非序列模式）前面，我们已经用序列模式（实际是混合模式）描述过光纤输出光斑整形的例子，为何又要在非序列模式中再次描述呢？因为笔者在应用中发现，混合模式在某些情况下仿真的效果不佳。
下面举例来说明这个问题。
随便举个例子，如图18-1所示，先将系统波长设为0.808、0.850、0.880、0.910、0.950、0.980多波长系统（多几个波长或者少几个波长都没关系），光纤作为非序列元件插入到序列模式中，光纤芯径为0.1mm；光纤输出后经消色差透镜准直，再经过一个柱面镜和一个消色差透镜聚焦成为一个椭圆形光斑。
然后打开点列图，查看光斑形状。
如图18-2和18-3所示，在光线数目设置为不同的条件下，光斑形状、几何尺寸会有较大差异。
有时候就会怀疑，光线数目到底多少是合适的，是否光线数目越多越准确呢？不过，光线数目太多的话，会影响显示效果，刷新图像时间比较长（切换一下窗口就会刷新），内存小的话就比较讨厌了。
甚至有时候光线数目差异不大（奇数或偶数差异），但也会导致显示效果差异明显。
于是，我们来看看完全在非序列模式下，仿真效果又会怎样。
图18-1 光学组件列表（参数较多分段显示）图18-2 点列图离焦列表（光线数目7）图18-3 点列图离焦列表（光线数目79）图18-4 3D光路结构图（混合序列模式）为了减少麻烦，用不着重新在非序列模式中编辑所有组件；我们可以将上述例子直接转换到非序列模式下。
步骤为，主菜单Tools→Miscellaneous→Convert to NSC Group，在弹出的对话框中，选择要转换的序列范围，比如，这里是从Surface 2到Surface 13，同时注意勾选Convert file to non-sequential mode，确定后即可转换为非序列模式，透镜元件都在。
不过，你会发现，原来已有的非序列组件不能转换过来，自动消失了。
不过没关系，重新编辑缺失的组件即可。
zemax非序列混编实例
混合式非序列(NSC with Ports)zemax目录[隐藏]•1混合式非序列(NSC with Ports) zemax•21-1 混合式非序列•31-2 例子－混合式非序列•41-3 出口埠•51-4 非序列组件•61-5 对象属性•71-6 非序列性透镜对象•81-7 复制对象•91-8 定义多焦透镜•101-9 表面折射•111-10 空气透镜•121-11 调整焦距参数•131-12 多焦透镜•141-13 运行优化•151-14 带状优化•161-15 目标局部•171-16 光线目标•181-17 系统性能•191-18 运行影像分析性能之优化•201-19 设罝变数•211-20 最终设计混合式非序列(NSC with Ports) zemax1-1 混合式非序列在NSC with Port的设计中，系统使用序列性模式中所定义的系统孔径(System Aperture)与场(Field)。
光线从每个被定义的场点(Field Point)射向系统孔径，并且穿越非序列性表面(NSC Surface)前的所有序列性表面。
随后光线进入非序列性模式的入口端口(Entry Port)，并开始在非序列对象群(NSC Group)中进行传播。
当光线离开出口埠(Exit Port)将继续追迹剩余的序列性表面，直至成像面。
非序列性对象群可透过多个非序列性表面进行定义。
NSC with Ports常常被用来仿真不易建立于序列性模式的光学组件。
在此我们将着重在多焦透镜(Multi-Focal Lens)上：曲率半径为孔径位置的函数之光学组件。
这个透镜将有四个不同的局部。
1-2 例子－混合式非序列在功能列中单击「New」按钮来开启新的LDE(Lens Data Editor)。
开启一般资料对话框(General Data Dialog，System->General)，在孔径页里设罝：l 孔径型态：入瞳直径(Entrance Pupil Diameter)；l 孔径尺寸：38 mm。
【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。
ZEMAX中如何能优化非序列光学系统(翻译)
ZEMAX中如何优化非序列光学系统（翻译）优化就是通过改变一系列参数值（称做变量）来减小merit function的值，进而改进设计的过程，这个过程需要通过merit function定义性能评价标准，以及有效变量来达到这一目标。
本文为特别的为non-sequential 光学系统优化提供了一个推荐的方法。
推荐的方法如下：The recommended approach is:•在所有merit function中使用的探测器上使用像素插值，来避免像素化探测器上的量化影响。
•使用这些探测器上的合计值，例如RMS spot size, RMS angular width,angular centroid, centroid location 等，而不是某个特定像素上的数据。
这些'Moment of Illumination' 数据优化起来比任何特定的像素点的值平缓的多。
•在优化开始之初使用正交下降优化法（Orthogonal Descent optimizer），然后用阻尼最小二乘法（damped least squares）和锤优化器（Hammeroptimizers）提炼结果。
正交下降法通常比阻尼最小二乘法快，但得到的优化解稍差。
首先使用正交下降优化法。
作为例子，我们用几分钟的时间优化一个自由形式的反射镜，最大化LED的亮度，使之从23Cd增加到>250 Cd。
Damped Least Squares vs Orthogonal DescentZEMAX 中有2中局部优化算法：阻尼最小二乘法(DLS)和正交下降法(OD)。
DLS 利用数值计算的结果来确定解空间的方向，即merit function更低的方向。
这种梯度法是专门为光学系统设计的，建议所有的成像和经典光学优化问题使用。
然而，在纯非序列系统优化中，DLS 不太成功，因为探测是在像素化的探测器上，merit function是本质上不连续的，这会使梯度法失效。
ZEMAX 混合式非序列设计
为预防这个状况，需要内部部分局部为空 气，对象2，4，6将运行这份工作。
10）空气透镜
11)调整焦距参数 透过改变内部组件的半径来定义多焦透镜 对象3：radius1=45mm 对象5：radius1=35mm 对象7：radius1=25mm
12）多焦透镜
13）带状优化 希望透镜的每个局部将能量聚集在像面 上的特定局部
3）出口埠 •出口端口的位置通过序列性表面的参数 栏设置 出口端位置exit locZ:25mm 显示埠（draw ports?):3
---在layout中画出入口埠和出口埠
•出口埠的尺寸通过非序列性表面后的表 面半高设置其半径
表面2之半高：25mm
表面2之厚度：80mm
4）非序列组件 ---通过非序列性组件编辑器（nonsequential component editor, NSCE）来定义 多重对象中，重迭体积的属性有NSCE 中最后一个对象所定义，需从最外层开 始定义透镜对象到最内层。
•设置NSCE的对象1的型态为: standard lens
5)对象属性 Z position:5mm Material:BK7 Radius 1:50mm Clear1/Edge1:20mm（忽略错误信息） Thickness:10mm Clear2/Edge2:20mm 保留其它所有参数为默认值
ZEMAX 混合式非序列设计 1)混合式非序列
序列式模式+混合式非序列 2）多焦透镜
---曲率半径为孔径位置的函数 该透镜将有四个不同的局部
•系统孔径：
•最大嵌入对象数
•视场设置 默认视场
•默认波长
•在LDE的光阑之后新增一个表面 ---定义非序列模式的出口端口（Exit port)
Zemax课堂(非序列)
• 能提供的分析功能有：光线分布和detector记录的能量。
NSC ray tracing with ports的步聚
• 1) 将一个Non-Sequential Components surface插入到Lens Data Editor，这个面就是NSC group的entry port。
• 2)Non-Sequential Components surface后面的参数定义NSC group的 exit port的位置。 • 3) Objects的位置在Non-Sequential Components Editors中定义(相对 于entry port)。 • 4) 从entry port进入NSC group的光线不能分裂或散射。
• Non-sequential就是光线的追迹是按它打到各个面上的实际顺序， 而不是按LDE中放置的顺序；
• 在non-sequential追迹中，光线可能会多次打到同一个物件上。 要求non-sequential追迹的物件有faceted objects, prisms, light pipes, lens arrays, reflectors, and Fresnel lenses等; • 有些类型的分析，如stray或scattered light 效应，只能在完全 non-sequential环境中进行。
Object properties
NSC Ray Trace
• NSC Editors>>Detectors>>Ray Trace/Detector Control • 算法：Monte Carlo光线追迹，
Detector Viewer
• NSC Editors>>Detectors>>Detector Viewer
Zemax软件设计教程(共85张PPT)
Wav
ZEMAX最多允许定义12个波长，必须指定参考波长，可以根据不同波长的重要
性，设定不同的权重。
波长的单位为微米。
Select-〉功能可以选择多种默认的波长
Lens Data Editor
一定存在的3个表面：OBJ、STO和IMA
对于后者，除了图形窗口，如果你要查看文本窗口的内容，点击菜单栏中的 “Text”
Dialog boxes
用来编辑其他窗口或系统的数据，比如General，Field Data， Wavelength Data，Glass Catalog，Lens Catalogs……
序列模式
这种模式下的光学设计和仿真可按照下列步骤进行：
在这里定义和编辑优化函数
• Multi-Configuration Editor
给变焦距透镜和其它的多结构系统定义参数变化表
• Tolerance Data Editor
定义和编辑公差
• Extra Data Editor
一个扩展的透镜数据编辑器，为那些需要很多参数才能定义的表面准备的，比如表面类型 Binary 2
中的θ是实际边缘光线与光轴的夹角
Fie
ZEMAX支持4种不同视场形式： Field angle: XZ和YZ平面上主光线与Z轴的夹角。常用于无限共轭系统。 Object height: 物面上X，Y高度。常用于有限共轭系统。 Paraxial Image height: 像面上的近轴像高。用于需要固定像的大小的设计中（只用于近轴 光学系统中） Real image height: 像面上实际像高。用于需要固定像幅的设计中（如camera lenses）。
Zemax软件设计教程-1
用来编辑其他窗口或系统的数据，比如， ， ， ， ……
序列模式
这种模式下的光学设计和仿真可按照下列步骤进行：
1.输入系统数据
2.输入透镜数据/修改ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ镜数据
3.检查、分析模型，考虑是否修改透镜数据或者考虑优化方向
4.优化、评价模型性能
容易混淆的概念： ； ; ： ：
计算公式中的θ是近轴边缘光线与光轴的夹角； 计算公式中的θ是实际边缘光线 与光轴的夹角
1/[2(5.76436)]=4.97822391 1/[2((0.9950372))]=5.00000496
支持4种不同视场形式： : 和平面上主光线与Z轴的夹角。常用于无限共轭系统。 : 物面上X，Y高度。常用于有限共轭系统。 : 像面上的近轴像高。用于需要固定像的大小的设计中（只用于近轴光学系统 中） : 像面上实际像高。用于需要固定像幅的设计中（如 ）。
是用来设置渐 晕因子的
最多允许定义12个波长，必须指定参考波长，可以根据不同波长的重要 性，设定不同的权重。 波长的单位为微米。 〉功能可以选择多种默认的波长
一定存在的3个表面：、和
可以随意插入更多的表面
每个表面都包括的数据有：表面类型、注释、曲率半径、厚度、玻璃 牌号、表面的半口径、二次常数、保留的参数0-12、热膨胀系数和膜 层参数
有三种版本：（标准版）、（扩展版）、（工程版）。只有的功 能最为全面。
应用
可以用于相机镜头、望远镜、显微镜、 照明系统、显示系统、干涉仪、光通讯器件等 各光学系统的设计和仿真
不能做什么？
软件和使用手册都不会教您如何设计镜头和光学系统。功能是很强大， 但是把握和引导光学系统的设计、优化方向，判断系统性能的只能是你。 如果你对光学设计感兴趣，推荐书单：
zemax非序列
Wavelab-sci Weixing_Zhao
Pure non-sequential ray tracing
• • • • •
光线可以被光学组建分光、散射 光线可以在相位面或物体上发生衍射 分析选项在非序列中可用 探测器可以是平面、曲面或三维的物体 非序列探测器支持各种显示类型：
– 非相干的辐射照度、相干照度、相干相位、辐射强度 和辐射率
• 所有这些使非序列光线可以应用于鬼像分析、和
各种照明系统的杂散光分析
Wavelab-sci
Weixing_Zhao
Facted reflectors：
• Samples > Non-sequential > Facted objects > •
Toroidal faceted reflector.zmx 混合模式的 环形小面反射
Wavelab-sci
Weixing_Zhao
Wavelab-sci Weixing_Zhao
Mixed sequential/non-sequential ray tracing
• • • • •
非序列建立在非序列组中 非序列是更大的序列模式的一部份 序列光通过接口进出非序列部分 在一个序列模式中可以建立多个非序列组 可以将有小面的反光罩等非序列的组件放 置在序列性模式中
ZEMAX 在非序列光线 暨照明系统中的应用
光研科学（中国）有限公司 主讲：赵伟星
ZEMAX TFCalc LAS-CAD 光学软件中国独家总代理 电话: +86 25 57929358 传真: +86 25 57929359 Email: support@ Website:
zemax非序列
Facted reflectors：
• 可以使用zoom放大图像
•可以看到反射面
上的小面 •许多形状的物体 都可以在非序列 中建立：螺旋面、 发散式的、多项 式非球面和菲涅 ed reflectors：
• 几何像质分析窗口显示了光线在像面上的情况
– 序列中的光源只能以点或平面扩展光源放在物面上 – 非序列光源可以放在任何位置、任何方向，甚至其它 物体内部 – 非序列光源从点光源到复杂的三维光源都可建立 – 非序列可以从ProSource和Luca Raymaker读取真实光 源的数据
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Pure non-sequential ray tracing
• • • • •
光线可以被光学组建分光、散射 光线可以在相位面或物体上发生衍射 分析选项在非序列中可用 探测器可以是平面、曲面或三维的物体 非序列探测器支持各种显示类型：
– 非相干的辐射照度、相干照度、相干相位、辐射强度 和辐射率
• 所有这些使非序列光线可以应用于鬼像分析、和
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zemax非序列操作数
zemax非序列操作数Zemax是一款广泛应用于光学设计和仿真领域的软件工具。
它以其强大的功能和可靠的性能而著名，为用户提供了一种快速且准确地设计和优化复杂光学系统的方法。
在使用Zemax进行光学设计时，非序列操作数（NSC）是一项非常重要的功能，它可以帮助用户更好地处理光学系统中的非顺序效应。
什么是非序列操作数？顾名思义，它是指在光学系统中以非连续方式进行操作的元素。
在传统的光学设计中，我们通常假设光线是以连续线路从光源到探测器传播的，而非序列操作数则违背了这个假设。
这些非序列操作包括镜面反射、折射、透镜、光栅和散射等。
由于在现实中，光线往往随机碰撞并发生非顺序效应，因此对于某些特殊的光学系统设计，非序列操作数的考虑是必不可少的。
在Zemax中，非序列操作数的运算通过使用NSC对象来实现。
用户可以通过创建NSC对象并选择所需的光学元件来模拟光学系统中的非序列操作。
在定义了NSC对象后，用户可以使用光线追迹技术模拟光线在系统中的传播路径，并通过分析所得到的结果来评估光学系统的性能。
通过使用Zemax的非序列操作数功能，用户可以更准确地预测和优化光学系统的性能。
与传统的串行光学设计方法相比，非序列操作数允许我们更好地模拟光线的实际行为和路径，特别是在存在复杂的光学元件和表面效应时。
这使得我们能够更准确地了解系统中可能出现的非理想效应，并采取适当的措施来优化设计。
除了模拟非序列操作数外，Zemax还提供了许多其他功能，使光学设计师能够更高效地进行工作。
例如，Zemax可以通过光学优化算法自动搜索并找到最佳的设计解决方案。
它还提供了强大的分析工具，可以帮助用户评估设计的性能，并进行适当的调整和优化。
总而言之，Zemax作为一款优秀的光学设计工具，通过其非序列操作数功能为用户提供了更准确和可靠的光学系统设计方法。
它不仅可以模拟复杂的光学元件和非顺序效应，还提供了许多其他功能来提高用户的工作效率。
在未来的光学设计中，Zemax无疑将继续发挥重要作用，推动光学科学和工程的进一步发展。
《zemax教程》PPT课件
光学系统仿真流程
建立光学系统模型
根据实际需求，选择合适的光学元件和参数 ，构建光学系统模型。
设置仿真参数
确定仿真波长、光源类型、探测器参数等， 以模拟实际光学系统的工作环境。
运行仿真
通过光线追迹算法计算光线在光学系统中的 传播路径和成像质量。
结果分析
对仿真结果进行分析，包括光斑形状、能量 分布、像差等，评估光学系统性能。
非球面设计流程
详细阐述非球面设计的步 骤，包括初始结构选择、 优化算法设置等。
非球面设计实例
通过具体案例展示如何在 zemax软件中进行非球面 设计，并分析设计结果。
多层膜系设计技术
多层膜系基本概念
解释多层膜系的构成、工作原理及在光学系统中的应用。
多层膜系设计方法
介绍多层膜系设计的常用方法，如等效折射率法、传输矩阵法等。
zemax软件应用领域
照明设计
灯具、光源、反射器等
成像系统
相机、望远镜、显微镜等
非成像系统
投影仪、激光器等
光纤通信系统
光纤、光缆、光器件等
zemax软件特点与优势
强大的光学设计能力
支持多种类型的光学系统设计，包括成像 和非成像系统，能够实现复杂的光学模拟 和分析。
友好的用户界面
界面简洁直观，易于上手，同时提供详细 的帮助文档和教程，方便用户学习和使用 。
处理
03
可在Matlab中调用Zemax进行光学仿真和优化
与专业光学设计软件集成方法
01
通过Zemax的OpticStudio API与其他光学设计软件进行 集成
02
可实现与其他光学设计软件的 数据交换和共享
03
可在其他光学设计软件中调用 Zemax进行联合设计和仿真
zemax操作详解
ZEMAX光学设计软件操作说明详解找到一些资料希望对大家有用！【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列出了从象平面到不同象方位置的距离，同时也列出了从第一面到不同物方平面的距离。
主光线如果没有渐晕，也没有像差，主光线指以一定视场角入射的一束光线中，通过入瞳中央射到象平面的那一条。
2024版zemax教程
zemax教程•zemax软件介绍•zemax软件安装与启动•zemax软件基本操作•zemax软件光学设计基础目•zemax软件光学设计实例•zemax软件高级功能介绍录01 zemax软件介绍01Zemax是一款光学设计软件，广泛应用于光学系统的设计和分析。
02它提供了全面的光学设计工具，包括光线追迹、优化、公差分析等。
03Zemax软件支持多种操作系统，如Windows、Linux等。
优化Zemax 内置了多种优化算法，可以对光学系统进行自动优化以提高性能。
多种分析工具Zemax 还提供了多种分析工具，如MTF 、点列图、波前图等，用于评估光学系统的性能。
公差分析Zemax 可以对光学系统的公差进行分析，以评估实际制造和装配过程中的性能变化。
光线追迹Zemax 可以模拟光线在光学系统中的传播路径。
望远镜、显微镜、摄影镜头等光学仪器的设计。
虚拟现实、增强现实等光学系统的设计。
zemax软件应用领域激光器、光纤通信等光电子领域的设计。
医学、生物科学等领域的光学成像系统设计。
02 zemax软件安装与启动zemax软件安装步骤下载zemax软件安装包从官方网站或授权渠道下载最新版本的zemax 软件安装包。
安装准备确保计算机满足最低系统要求，并关闭所有正在运行的程序。
运行安装程序双击安装包，按照提示进行安装。
选择安装目录和组件，并遵循安装向导完成安装过程。
1 2 3在安装完成后，桌面上通常会生成一个zemax软件的快捷方式。
双击该快捷方式即可启动软件。
桌面快捷方式点击计算机左下角的“开始”按钮，在程序列表中找到zemax软件，并单击以启动。
开始菜单对于高级用户，可以通过命令行输入特定的命令来启动zemax软件。
命令行启动zemax软件启动方法工具栏位于菜单栏下方，提供常用命令的快捷按钮，如新建、打开、保存、打印等。
菜单栏位于界面顶部，包含文件、编辑、视图、工具、窗口和帮助等菜单选项。
通过菜单栏可以访问各种功能和命令。
zemax 非序列定义矩形高斯光源
zemax 非序列定义矩形高斯光源Zemax软件是一种常用于光学设计和仿真的工具，非序列定义矩形高斯光源是其中的一个重要功能。
本文将介绍使用Zemax软件进行非序列定义矩形高斯光源设计的方法和步骤。
我们需要了解什么是非序列定义矩形高斯光源。
矩形高斯光源是一种理想化的光源模型，它具有高斯分布的光强度和矩形的空间形状。
非序列定义则表示该光源的光线不是按照特定的顺序产生的，而是随机分布在光源的发光面上。
在Zemax软件中，设计非序列定义矩形高斯光源的步骤如下：第一步，打开Zemax软件并创建一个新的光学系统。
可以选择空的系统或者导入已有的系统文件。
第二步，定义一个矩形光源。
在“系统数据”栏中，选择“非顺序”选项，然后点击“添加非顺序光源”。
第三步，在“非顺序光源”对话框中，选择“矩形”作为光源类型。
可以设置光源的大小、位置、光强度、光线数量等参数。
第四步，设置光源的属性。
可以设置光源的波长范围、偏振、相位等属性。
这些属性可以根据具体的实验需求进行调整。
第五步，进行光线追迹和分析。
在Zemax软件中，可以使用光线追迹模块来模拟光线在光学系统中的传播和变换。
可以观察光线的传播路径、光强分布、聚焦效果等。
第六步，优化设计。
根据模拟结果，可以对光学系统进行优化。
可以调整光源的位置、角度、形状等参数，以达到期望的光学效果。
需要注意的是，在进行非序列定义矩形高斯光源设计时，需要根据具体的实验需求和光学系统的特点进行调整。
不同的实验目的可能需要不同的光源参数和系统设计。
总结一下，Zemax软件提供了非序列定义矩形高斯光源的设计和模拟功能。
通过设置光源的参数和属性，可以模拟光线在光学系统中的传播和变换，帮助优化系统设计。
这一功能在光学设计和仿真领域有着广泛的应用。
希望本文能够对使用Zemax软件进行非序列定义矩形高斯光源设计的读者有所帮助。
(完整word版)ZEMAX中如何优化非序列光学系统(翻译)
ZEMAX中如何优化非序列光学系统（翻译）优化就是通过改变一系列参数值（称做变量）来减小merit function的值，进而改进设计的过程，这个过程需要通过merit function定义性能评价标准，以及有效变量来达到这一目标。
本文为特别的为non-sequential 光学系统优化提供了一个推荐的方法。
推荐的方法如下：The recommended approach is:∙在所有merit function中使用的探测器上使用像素插值，来避免像素化探测器上的量化影响。
∙使用这些探测器上的合计值，例如RMS spot size, RMS angular width,angular centroid, centroid location 等，而不是某个特定像素上的数据。
这些'Moment of Illumination' 数据优化起来比任何特定的像素点的值平缓的多。
∙在优化开始之初使用正交下降优化法（Orthogonal Descent optimizer），然后用阻尼最小二乘法（damped least squares）和锤优化器（Hammeroptimizers）提炼结果。
正交下降法通常比阻尼最小二乘法快，但得到的优化解稍差。
首先使用正交下降优化法。
作为例子，我们用几分钟的时间优化一个自由形式的反射镜，最大化LED的亮度，使之从23Cd增加到>250 Cd。
Damped Least Squares vs Orthogonal DescentZEMAX 中有2中局部优化算法：阻尼最小二乘法(DLS)和正交下降法(OD)。
DLS 利用数值计算的结果来确定解空间的方向，即merit function更低的方向。
这种梯度法是专门为光学系统设计的，建议所有的成像和经典光学优化问题使用。
然而，在纯非序列系统优化中，DLS 不太成功，因为探测是在像素化的探测器上，merit function是本质上不连续的，这会使梯度法失效。
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如何创建一个简单的非顺序系统建立基本系统属性我们将创造出一个带点光源的非序列系统，抛物面反射镜和一个平凸透镜镜头耦合成一个长方形光管灯，如下面的布局显示。
我们还将跟踪分析射线探测器获得光学系统中的各点照度分布。
下面是我们最终将产生：如果ZEMAX软件没有运行，启动它。
默认情况下，ZEMAX软件启动顺序/混合模式。
要切换到纯非连续模式，运行ZEMAX软件，然后点击文件“>非序列模式。
一旦纯非连续模式，在编辑器窗口的标题栏将显示非连续组件编辑器而不是在连续模式时只用于连续或混合模式系统的镜头数据编辑。
对于本练习，我们会设置系统波长，点击系统>波长，指定波长0.587微米。
我们还将在系统设置单位，System>General /Unit tab “一般组标签如下（默认）(default).。
除辐射辐照装置单位如Watt.cm -2外，您可以指定光度和能源单位，如lumen.cm -2或joule.cm -2。
我们将选择默认为这项工作辐射单位。
创建反射按键盘上的“插入”（insert）插入几行非序列编辑器。
在设计的第一部分，我们将创建一个由抛物面反射镜准直的线光源。
然后，我们将在+ Z上放置探测器对象和看光照在探测器上的分布。
建立第一个对象通过抛物面反射镜。
在编辑器对象1列“对象类型”（Object type）双击（右击一下）下，打开对象的属性窗口。
根据类型选项卡类型设置为标准的表面（Standard Surfauce），然后单击确定。
在编辑器，请在标准表面对象相应的地方列下列参数。
对于某些参数，您可能需要滚动到编辑器的右方以看到标题列，显示所需参数的名称。
Material: MirrorRadius: 100Conic: -1 (parabola抛物线)Max Aper: 150Min Aper: 20 (center hole in the reflector在反射中心孔)所有其他参数缺省您可以通过“分析>布局”>NSC三维布局菜单，或NSC阴影模型（分析“布局”>NSC阴影模型）打开NSC 三维布局，看看反射镜样子。
创建源更改对象＃2类型（目前是空对象），在编辑器第2行重复前面的步骤并在属性窗口选择线光源（Source Filament）。
我们要把线光源放在在抛物反射面的焦点处以使光束准直平行。
灯丝线圈有10匝，总长度为20毫米，转弯半径为5毫米。
为在编辑器中输入光源相应参数：Z position: 50 (focus of the parabolic reflector)# Layout Rays 20# Analysis Rays 5000000Length: 20Radius 5Turns 10按一下更新NSC 3D按钮更新三维布局。
布局显示从灯源丝产生的20射线，如＃Layout Rays参数指定光线数。
旋转源光源沿Z轴是定向的，但假设我们希望它的方向沿X轴，我们就需要绕Y轴旋转光源90度。
在（tilt about Y）参数输入90。
默认YZ平面视图显示灯丝定向沿X轴，但是，XZ平面视图显示灯丝是+ X轴延伸。
为了旋转布局，在布局设置窗口布局菜单（单击设置click Settings in the Layout menu）改变布局视图角度。
您还可以通过按下键盘上的上下左右或Page Up and Page Down来旋转绘图。
离心的原因是因为源长丝的旋转轴是不是在对象的中心而是在最后。
为了事灯丝源的中心在X轴，请在X 位置列输入-10。
更新的布局，现在将显示灯丝位置和方向。
放置一个探测器下一步是在离光源一定距离放置探测器，以研究光照在该位置辐射分布。
请在第三行编辑器中放置的“探测器整流器”（Detector Rect），并输入以下参数第三对象，方法如前面所说。
Z position: 800Material: Blank (do not type the word "Blank" but leave the cell empty不要输入单词“空白”，让它空置)X Half Width: 150 Y Half Width: 150# X Pixels: 150 # Y Pixels: 150Color: 1 (detector displays inverse greyscale探测器显示反转灰度)所有其他参数为默认该YZ平面显示（默认布局）：观察到的布局显示射线穿过探测器，该探测器完全透明的，因为这种探测器材料是空气（编辑器中的探测器材料空白）。
跟踪分析射线的探测器要看到在探测器的光强，我们需要通过点击分析>探测器>检测器查看器（Analysis > Detectors > Detector Viewer）。
你会发现，探测器查看器总功率为零的空白，即使我们看到射线已经到达探测器。
原因是因为布局和探测器探测器的光线追踪是分开的。
我们需要跟踪分析光线（# Analysis Rays）到探测器上以得到结果。
该追溯到探测器中的射线数在线光源编辑器中参数列“＃分析的射线”（“# Analysis Rays）被指定，这通常是一个很大的数字：在这种情况下500.00万。
记住，布局射线不影响探测器浏览器的结果，只有分析射线才影响。
要追迹分析射线（“# Analysis Rays）到探测器，打开探测器控制窗口下的分析“>探测器”光线跟踪/检测器控制。
（Analysis>Detectors>Ray Trace / Detector Control）永远记住按清除检测按钮清除探测器，如果你不希望添加从以前的跟踪结果到下一次追迹。
按清除探测器然后追迹按钮然后退出。
该探测器浏览器将显示辐射分布，展示了丝源造成的热点。
如果你的检测器样子不同，打开检测器设置窗口，并确保设置如下。
您还可以在NSC阴影示范布局中通过选择“最后的分析颜色的像素”（Color pixels by last analysis）中的设置选项看到检测微量选择，在的结果。
添加普莱诺——凸透镜现在，我们有一个光源和反射镜，我们将增加一个折射普莱诺——凸透镜镜头在检测器右方10mm处（+ ž）。
在检测器后的编辑器中插入一行后，并符合以下参数的类型标准镜头值。
Ref Object: 3Z Position: 10Material: N-BK7Radius 1: 300Clear 1: 150Edge 1: 150Thickness: 70Clear 2: 150Edge2 : 150更新的三维布局注意我们引用探测器镜头的位置是通过输入的参考对象列Ref Object的值3，并规定Z位置的值为10实现，而不是参照全局顶点（参考对象Ref Object = 0），并指定Z位置参数810毫米实现。
以探测器为参照定位镜头，镜头将永远是在探测器的右方10毫米（+ ž）而不论探测器的位置。
这就是相对的对象位置在非连续模式中指定。
要了解聚焦光束的情况，另设探测器在标准镜头右方650毫米处（+ z），参数如下。
Ref Object: 4Z position: 650Material: BlankX Half Width: 100Y Half Width: 100# X Pixels: 150# Y Pixels: 150Color: 1所有其他参数：默认更新的三维布局射线跟踪分析和会计极化损失通过单击分析Analysis>Detectors>Detector Viewer打开另一个探测器查看窗口，使检测器的设置如下。
现在，我们已经准备好跟踪分析射线探测器了。
因为N - BK7镜头是没有镀膜的，我们需要考虑它的反射损失（菲涅尔反射），因而需要在Detector Control窗口选择启用“使用两极分化”（Use Polarization）。
（请注意，我们无法在此时间分裂射线，所以我们考虑了反射损失，但反射的能量没有得到传播。
点击“Split Rays”将创建子射线带走反射的能量。
）现在在检测器查看器报告中的总功率说明镜头的反射损失和大量的体吸收。
添加一个矩形ADAT光纤作为最后一步，我们将在第五个面(探测器)的右方（+ z）20毫米处增加一个矩形ADAT光纤。
在编辑器中添加Rectangular Volume object矩形对象卷后，5号探测器，具有以下参数：Ref Object: -1 (使用相对对象作为Rectangular Volume的参考)Z position: 20Material: AcrylicX1 Half Width 70Y1 Half Width: 70Z length: 2000X2 Half Width: 70Y2 Half Width: 70所有其他参数：默认当输入压克力材料类型，您可能会收到以下消息。
单击是，ZEMAX软件将添加有丙烯酸材料的文件到玻璃目录。
这一次，我们确定了参考对象（Ref Object）的参数为-1，这代表了编辑器前一个对象（比如对象＃5）。
这和在上述列键入参数5等效。
在编辑器中对同一个或不同一个非序列的复制或粘贴时，用负数指定相对参考对象时是非常有用的。
另一探测器对象（Detector Rect）＃7，其具有以下参数。
Ref Object: -1 (使用相对对象Rectangular Volume作为参考)Z position: 0 (这个量我们以后再赋值)Material: AbsorbX Half Width: 100Y Half Width: 100# X Pixels: 150# Y Pixels: 150颜色：1所有其他参数默认使用PICKUP 解决的位置，探测器更新三维布局后将显示如下布局明显显示，该材料的类型设置为吸收后使探测器的不透明，而不是透明的。
由于我们所引用的检测器＃7以Rectangular Volume作为参考，并设置Z位置为0，所以该探测器是位于的矩形光管前表面。
我们希望把这个探测器放置在矩形光管右方10毫米处（+ ž），因此Z位置值应取2010年毫米（矩形右方10mm）。
如果我们改变矩形光管Rectangular Volume厚度为不同的值，探测器＃7的Z位置也应有所改变。
为方便，不在编辑器中输入值2010，我们将为探测器的Z位置设置“Pickup solve”。
然后，不管对象6的厚度为何值，对象7的Z位置值会自动相对于#6加10。
双击或右键点击对象＃7的Z Position编辑器，打开该窗口。
键入下面的参数。
参数＃0在非序列元件编辑器对应的“material”一栏，所以对于Rectangular Volume对象，参数＃3对应为“Z Length”。