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《工程光学与技术》课件

智能制造
智能制造需要高精度、高效率的光学检测和测量技术，工程光学将大有可为。
医疗健康
光学成像、光谱分析等技术将为医疗健康领域带来更多创新。
THANK YOU
感谢各位观看
《工程光学与技术》ppt课件
目录
• 工程光学概述 • 光学基础知识 • 工程光学技术 • 现代光学技术 • 工程光学实验 • 工程光学前沿与展望
01
工程光学概述
光学的基本概念
光的本质
光是一种电磁波，具有波粒二象性。
光的传播
光在真空中沿直线传播，在其他介质中传播方向会发生改变。
光的反射、折射和散射
04
现代光学技术
非线性光学
非线性光学效应
非线性光学效应是光与物质相互作用时产生的非线性现象，如倍频、和频、差频等。
非线性光学材料
非线性光学材料是实现非线性光学效应的关键，如晶体、玻璃、聚合物等。
非线性光学应用
非线性光学在激光技术、光电子学、光通信等领域有广泛的应用，如光参量振荡器、光倍频器等。
光子学与光子技术
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ光子学基本概念
光子学是研究光子的产生、传播、相互作用和应用的科学。
光子器件
光子器件是实现光子技术的关键，如激光器、光放大器、光调制器等。
光子技术的应用
光子技术在通信、信息处理、传感等领域有广泛的应用，如光纤通信、光计算等。
光学信息存储与处理
01
光学信息存储
光学信息存储是利用光的干涉、衍射等光学效应实现信息的存储和读取。
工程光学的研究内容
光学系统设计
研究光学系统的基本理论和设计方法，涉及光学仪器、摄影
镜头、显微镜等。
光学材料与制造

19工程光学第七章典型光学系统PPT课件

最近的点称为近点，其相应的距离称为近点距，以 p
表示（米）正常眼睛的远点距为负的无限远，非正常眼睛（远视或近视）的远点距为一正/负的有限值。
这里必须指出，近点距离并不是明视距离
2020/7/21
18
后者是指正常的眼睛在正常照明（约50勒克斯）下最方便和最习惯的工作距离，它等于250mm。
它不同于人眼的近点距，两者不能混淆
15
二、眼睛的调节
➢ 眼睛有两类调节功能：视度调节和瞳孔调节。
1．视度调节
远近不同的其他物体，物距不同，则不会成像在视网膜上，这样我们就看不清。
要想看清其他的物体，人眼就要自动地调节眼睛中水晶体的焦距，使像落在视网膜上。
眼睛自动改变焦距的过程称为眼睛的调节。
2020/7/21
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正常人眼在完全放松的自然状态下，无限远目标成像在视网膜上，即眼睛的像方焦点在视网膜上。
在观察近距离物体时，人眼水晶体周围肌肉收缩，使水晶体前表面半径变小
眼睛光学系统的焦距变短，后焦点前移，从而使该物体的像成在视网膜上。
2020/7/21
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当肌肉完全放松时（通过调节），眼睛所能看清的最
远的点称为远点，其相应的距离称为远点距，以 r 表
示（米）
当肌肉在最紧张时（通过调节），眼睛所能看清的
➢这是视神经系统内部作用的结果。
2020/7/21
14
标准眼：根据大量的测量结果，定出了眼睛的各项光学常数，包
括角膜、水状液、玻状液和水晶体的折射率、各光学表面的曲率半径、以及各有关距离。称满足这些光学常数值的眼睛为标准眼
简约眼：把标准眼简化为一个折射球面的模型，称为简约眼。
简约眼参数：
2020/7/21

工程光学课件第01章

波面：发光点发出的光波向四周传播时，某一时刻其振动位相相同的点所构成的面称为波阵面，简称波面。光的传播即为光波波阵面的传播。光束：几何波面与几何光线的关系：在各项同性介质中，波面上某点的法线即代表了该点处光的传播方向，即光沿着波面法线方向传播，因此，波面法线即为光线。与波面对应的所有光线的集合，称为光束。
时，可以全反射传送，
i i0
时，光线将会透过内壁进入包层
26
定义 na sin i0 为光纤的数值孔径
够传送的光能越多。
i0
越大，可以进入光纤的光能就越多，也就是光纤能
这意味着光信号越容易耦合入光纤。
27
三、费马原理
费马原理与几何光学的基本定律一样，也是描述光线传播规律的基本理论。它以光程的观点描述光传播的规律，涵盖了光的直线传播和光的折、反射规律，具有更普遍的意义。根据物理学，光在介质中走过的几何路程与该介质折射率的乘积定义为光程。设介质的折射率为n，光在介质中走过的几何路程为l，则光程 s表示为
同心光束：通常波面可分为平面波、
球面波和任意曲面波。与平面波对应的光
束成为平行光束，与球面波对应的光束称
为同心光束。
平行光束与同心光束
平面波面
球形波面
同心光束
平行光束
各类光束及对应的波面
返回
折射率：折射率是表征透明介质光学性质的重要参数。我们知道，各种波长的光在介质中的传播速度会减慢。介质的折射率正是用来描述介质中光速减慢程度的物理量，即：
c n v
这就是折射率的定义。
10
二、几何光学的基本定律
几何光学的基本定律决定了光线在一般情况下的传播方式，也是我们研究光学系统成像规律以及进行光学系统设计的理论依据。几何光学的基本定律有三大定律：

工程光学典型光学系统PPT课件

眼睛及其光学系统
放大镜显微镜系统望远镜系统
目视光学系统
目镜
第一节眼睛及其光学系统
一、眼睛(Eyes)的结构
调节肌
1、巩膜：包围眼球的白色不透明外层，D≈25mm.
2、角膜(Cornea)：眼球前突出的透明球面膜，
r≈8mm，n ≈1.38；
——主要折射成像界面(角膜—空气)
眼球横切面
3、前室：角膜后水晶体前的空间，充满透明水状液n =1.336。
1、调焦（对准）平面上的物点——视网膜上的点像
2、远景、近景平面上的物点——视网膜上的像为弥散斑
若弥散斑可看作一像点，则要求其对人眼张角小于极限分辨角。
八、双目立体视觉
1,视差角
A
A
A
B
l
B
a1
a2 b2a2源自b1 a1b视觉基线
2,视差、体视锐度
视差：
视差越大，两物体的纵向深度越大，反之越小
二、瑞利判据：等亮度的两个物点，其一衍射图样的中央极大与另一衍射图样的第一级极小重合时，认为刚好能分辨这两个物点。
——能分辨的两个等亮度点间的距离对应于艾里斑半径。
无限远物点被理想光学系统成衍射图案：第一暗环半径对出瞳中心的张角：
=1.22 / D,入瞳直径D的函数
——能分辨的二点间的最小角距离
2、眼睛+目视光学仪器：视角可被目视光学仪器放大。观察物体所需分辨率×目视光学仪器的放大率=眼睛分辨率
★ 不同的目视光学仪器，通常选择的物距为： 1）放大镜、显微镜：观察物位于明视距离附近； 2）望远镜：观察物位于远处或无穷远。
第二节放大镜（The Magnifying Glass）
一、放大镜的成像原理

《工程光学》课件

光学信号处理原理
光学信号处理概述简要介绍了光学信号处理的基本概念和原理，包括光波的干涉、衍射、傅里叶变换等方面的知识。
全息术与光学信息处理简要介绍了全息术的基本原理和应用，以及光学信息处理技术的发展和应用前景。
干涉测量技术详细介绍了干涉测量技术的基本原理和应用，包括干涉仪的结构和工作原理、干涉图样的分析和解释等方面的知识。
的发展提供了新的机遇和挑战。
工程光学在各领域的应用
能源领域
太阳能利用、激光焊接、激光切割等。
通信领域
光纤通信、光网络技术等。
环境监测领域
光谱分析、大气污染监测等。
生物医学领域
医学成像、光谱诊断、激光医疗等。
CHAPTER 02
工程光学基础知识
光的本质与传播
光的本质
光是一种电磁波，具有波粒二象性。其电磁场振动方向与传播方向垂直，表现出横波的特征。
显微镜
介绍了显微镜的基本原理和结构，包括透射光显微镜和反射光显微镜等类型，以及显微镜的性能参数和选择方法。
激光器
简要介绍了激光器的基本原理和结构，包括气体激光器、固体激光器、光纤激光器等类型，以及激光器的性能参数和应用领域。
光学系统设计原理
光学系统设计基础
介绍了光学系统设计的基本概念和原则，包括光学材料、光学镀膜、光学元件加工
光学信息处理实验
研究光学信息处理技术，如傅里叶变换、光学图像处理等，掌握光学信息处理系统的基本构成和操作方法。
光学系统设计与制造实践
光学系统设计实践
通过实践了解光学系统设计的基本原理和方法，掌握光学设计软件的使用技巧，熟悉光学元件的选择和加工工艺。
光学制造工艺实践

工程光学教学课件-光学设计2019

GOLD（原名GOSA）
北理工研制的复杂光学系统分析优化大型软件包，可对各种非对称、非常规复杂光学系统进行像质分析和结构优化，其适用范围基本上囊括了目前国内外用于光学系统（特别是成像系统）设计制造的各种技术。
CIOES
长春光机所研制的，特点是密切结合光学系统设计实践，包括光学系统初始结构的设定、像差分析、自动设计、像质评价、加工公差的估算、样板的匹配等。它通过图形显示、菜单技术、人-机对话等方式把光学设计各阶段联系起来。
3.校正像差 ——几何像差和波像差
目录
光学设计软件简介光学系统的基本参数描述单透镜参数的Zemax设置 Zemax中的像质评价功能 Zemax优化与操作数 Zemax设计举例
像质评价
几何像差
波像差
瑞利判据，波像差的 P-V值（或峰谷值）小于1/4个波长，镜头系统成像质量接近理想。
以设置的单透镜为例，利用Zemax软件的分析功能对其几何像差和波像差进行评价。
曲率半径、厚度、玻璃、二次曲面系数等结构参数
Zemax中的评价函数
定义为设计目标像差值与当前系统像差值之差的平方和，结合权因子构成。定义式可写为：
M2F W i(Vi Ti)2 (Vj Tj)2 W i
其中
V i 为第i种操作符的实际值，
T i 为第i种操作符的目标值，
W i 为第i种操作符的权因子。
ASAP
Advanced System Analysis Program，即高级系统分析程序。 ASAP是由美国Breault Research Organization. Inc （BRO）公司开发的高级光学系统分析模拟软件，在照明系统、汽车车灯光学系统、生物光学系统、相干光学系统、屏幕展示系统、光学成像系统、光导管系统及医学仪器设计等诸多领域都得到了行业的认可和信赖。ASAP软件可以利用蒙地卡罗光线追迹的技术做光-机结构间的仿真，它可以不必假设系统之对称性，做单轴、全域、三维坐标的模拟。当光束穿越整个光学系统，光束可以自动分裂为反射、折射、衍射、偏振光及散射的分量，当这束光穿越整个系统，光束可以包含物体任意的次序，独立的根据物理可实施之路径前进.

《工程光学》课件第4章

第4章平面与平面系统
4.1 平面反射镜 4.2 平行平板 4.3 反射棱镜 4.4 折射棱镜 4.5 光楔
4.1 平面反射镜
4.1.1 单平面镜成像
如图4－1所示，PP′为平面反射镜，由物点A发出的光束被平面反射镜反射，其中任意一条光线AO经平面镜PP′ 反射后，沿OB方向射出；另一条光线AP垂直于镜面入射，并沿原路反射，这两条反射光线的反向延长线交于A′， A′点即为物点A被平面镜反射后所成的像。
折射后，射向第二面，经折射后沿EB 方向射出。出射光线的延长线与光轴交于点A2 ，此即为物点A 经平行平板后的虚像点。光线在第一、第二两面上的入射角和折射角分别为I1 I、1 和 I 2 、 I 2 ，按折射定律有
sin I1 nsin I1 n sin I 2 sin I 2
因两折射面平行，所以 I 2 I1 ，I 2 I1 ，故 U1 U 2 ，可见出射光线EB 和入射光线AD 相互平
垂直。根据反射面数目的不同，简单棱镜又分为一次反射棱镜、二次反射棱镜和三次反射棱镜。
1）一次反射棱镜一次反射棱镜具有一个反射面，相当于单块平面镜，对物成镜像，即垂直于主截面的坐标方向不变，位于主截面内的坐标方向改变。最常用的一次反射棱镜是等腰直角棱镜，如图4－10（a）所示为等腰直角棱镜，光线从一直角面入射，从另一直角面出射，使光轴折转90°。图4－10(b)所示的等腰棱镜可以使光轴折转任意角度。确定反射面角度时，只需使反射面的法线方向处于入射光轴与出射光轴夹角的平分线上即可。这两种棱镜的入射面与出射面都与光轴垂直，在反射面上的入射角大于临界角，能够发生全反射，反射面上无需镀反射膜。
l2 l1 d l
（4－6）
而无需对平行玻璃平板逐面进行计算。因此，在进行光

工程光学第二章ppt课件

HF f ; FH2 f2xF;
H1F1 f1; F1H2 f2
.
xF
f2 f2
f f1f 2
df1f2
★ 组合系统的物方焦距和像方焦距
f n fn
f f1f 2
f 2
f2
n3 n2
f1
f1
n2 n1
f fn1 f1f2 n1 f1f2 n3 n3
组合焦距的起算原点：组合系统的物、像两方的主点
光线，二者的交点为共轭像点。
（1）轴外点成像 ——利用典型光线、主面性质
.
（2）轴上物点成像 ——利用焦平面的性质
解法1：
解法2：
.
（3）轴上物点，经两个光具组成像
a)
b)
c)
d)
.
例1：作图法求图中AB的像A'B'
B B' A A'
(a)
B' B A' H'A H
(b)
.
二、解析法求像
★ 依据：利用已知的一对共轭面、两对共轭点。
2）物方焦距、物方焦点、物方主点：
lF l 77.4368m m , uu0.1122 f 89.1412m m , lH11.7044m m
.
第三节理想光学系统的物像关系
一、图解法求像
1、典型光线及性质（5条）
1）平行于光轴的光线，经系统后必经过像方焦点；焦点 2）过物方焦点的入射光线，经系统后平行于光轴；定义
1、沿轴线段以光学系统的焦点为起算原点
由△BAF∽△FHM, △B′A′F ′∽△N′H′F′得 y f y x y x y f
牛顿公式：
xx ff

工程光学-第4章-PPT精选文档103页

23.11.2019
13
P
AP
I1 I’1 O1
O 2 I2 I2’
qN
q
M
P

两平面镜角度有q变化时，出射方向改变2q
23.11.2019
14
P
AP
I1 I’1 O1
O 2 I2 I2’
qN
q
M
P

当双平面镜绕棱线P旋转时，只要保持θ角不变，则出射光线的方向不变。出射光线发生平移。
23.11.2019
23.11.2019
25
（三）三次反射棱镜：三个反射面，成镜像斯密特棱镜，折叠光路，使仪器紧凑
23.11.2019
26
§4-3 屋脊面和屋脊棱镜
如果在不改变光轴方向和主截面内成像方向的条件下需要得到物体的一致像而又不想增加反射棱镜时，怎么办？
可用交线位于光轴面内的两个相互垂直的反射面来取代其中的一个反射面，使垂直于主截面内的坐标被这两个相互垂直的反射面依次反射而改变方向，从而得到物体的一致像。
称为平行平面板。
用棱镜来代替平面镜，就相当于在光学系统中多加了一块平行平面板。
如标尺、刻有标志的分划板、补偿板、滤光镜、保护玻璃等等
下面讨论光线经过平行平面板的折射情况假定平行平面板位于空气中
23.11.2019
52
应用折射定律
siIn1nsiIn1'
nsiIn 2siIn 2'
又： AB d
co s I1'
23.11.2019
54
Z d sinI1 I1'
c os I1 '
d 1

工程光学—光学系统设计概述课件

① 单薄透镜的 SIV由所决定。 ② SIV与同号，与薄透镜形状无关。一般不为零。所以单薄透镜不能校正匹兹凡和。
工程光学—光学系统设计概述
25
光学系统的几何像差——场曲(像面弯曲)
场曲的校正
薄透镜系统的匹兹凡和：
①接触的薄系统：一般总光焦度大于0，折射率相差不大，匹兹凡和不可能为零。
②分离的薄系统：正正分离对校正 SIV更不利，正负分离可校正 SI。V
光学系统的几何像差——场曲(像面弯曲)
通过推导，可得光学系统场曲的公式：
å x
' p
=
-
1 2n'u'
SIV
SIV
=
j2
n¢ - n nn¢r
SIV 为第四赛得和数也叫匹兹凡和。场曲的大小和视场的平方成正比。
工程光学—光学系统设计概述
24
光学系统的几何像差——场曲(像面弯曲)
场曲的校正
单个薄透镜的匹兹凡和：
第一项为初级球差，第二项为二级球差，第三项为三级球差，二级以上的球差都统称
为高级球差。A1（a1）、A2（a2）、A3（a3）分别称为初级球差系数、二级球差系数和三级球差系数。
工程光学—光学系统设计概述
5
光学系统的几何像差——球差
球差的影响因素
大部分光学系统二级以上的更高级球差很小，可忽略，其球差可近似用初级和二级球差之和表示：
lz/ :系统最后一光学面到出射光瞳的距离 31
光学系统的几何像差——正弦差与彗差
正弦差
偏离等晕条件的程度用正弦差SC‘表示：
n sinU
dL'
SC' = b × n'sinU ' - 1- L '- lz/

工程光学完整课件1

述观点
光学测量技术的特点与优势光学测量技术的
应用
光学测量技术的应用
光学测量技术在工业领
域的应用
输入你的正文，文字是您思想提炼请尽量言简意赅的阐
述观点
光学测量技术在医疗领
域的应用
输入你的正文，文字是您思想提炼请尽量言简意赅的阐
述观点
光学测量技术在军事领
域的应用
输入你的正文，文字是您思想提炼请尽量言简意赅的阐
实践环节的安排与要求
实验课程设置：包括实验项目、实验内容、实验目的等
实验要求：实验前的准备、实验过程中的注意事项、实验报告的撰写等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
实验时间安排：每周实验时间、实验周期等
实践环节的考核方式：考核内容、考核方式、评分标准等
YOUR LOGO
THANK YOU
实验设备：光学仪器、光源、光电探测器等
实验步骤：搭建实验装置、调整光学参数、记录实验数据、分析实验结果
注意事项：遵守实验室规定，注意安全操作，保护光学仪器
实验设备与操作方法
实验设备介绍：包括光学实验箱、显微镜、望远镜等操作方法演示：通过图文并茂的方式展示实验步骤和操作技巧注意事项提醒：强调实验过程中的安全问题和注意事项实验报告撰写：说明实验报告的撰写方法和要求
述观点
光学检测技术的种类与特点
干涉测量技术：利用光的干涉现象进行测量，具有高精度、高分辨率和高灵敏度的特点。
衍射测量技术：利用光的衍射现象进行测量，具有测量范围广、测量精度高和抗干扰能力强的特点。
光学显微技术：利用光学显微镜对微小物体进行观察和测量，具有直观、快速和简便的特点。

工程光学设计第3章眼睛和目视光学系统.ppt

影响因素：调节能力随年龄增大而减少调节能力随年龄增大而减少
年龄 10 20 30 40 50 60 70 80
lp -7 -10 -14 -22 -40 -200 100 40 (cm)
lr ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 200 80 40 (cm) (dpt) 14 10 7 4.5 2.5 1 0.25 0
直接观察物体时对人眼的张角。
ω眼
-y’
ω仪
-y’
2、视觉放大率：
Г＝y'i /y'e
设人眼后节点到网膜的距离为l'，上式又可写作
二、放大镜的工作原理
ω仪
-y’
讨论: 1）当眼睛调焦在无限远，即l'＝∞时，物体放在放
大镜的前焦点上，则有G0＝D/f '＝250/f ' 2）正常视力的眼睛一般把像调焦在明视距离D，则
三、眼睛的分辨率
1、眼的分辨能力：眼能够分辨最靠近两相邻点的能力称为眼的分辨能力，或视觉敏锐度。 2、视角：物体对人眼的张角称作视角。
3、视角分辨率ω 或ε
ω
-y’
在眼睛没有调节的松弛状态下，f '≈23mm，ε≈60″。
§3.2 放大镜和显微镜的工作原理
一、视觉放大率
1、目视光学仪器的基本工作原理：物体通过仪器，其像对人眼的张角大于人眼
一、工作原理（伽利略望远镜）
二、望远系统的参数（视角放大率）
Г＝－f '0/f 'e＝－D/D' Г＝1/β
其它形式的望远系统：加入棱镜转像系统的军用望远镜
§3.4 眼睛的调节
1、非正常眼及其校正
①正常眼和反常眼：正常眼：眼睛的远点在无限远，眼睛光学系统的后

工程光学全套课件-文档资料224页

学、生理光学及兵器光学等。因此，应用光学是以学习经典光学和近代光学的基本原理和基本理论，并将此在各分支学科中工程应用的一门基础课程。
12
本课程学习的内容
13
上篇：几何光学与成像理论
14
第一章几何光学基本定律与成像概念
15
第一章几何光学基本定律与成像概念
第一节：几何光学的基本定律一、几个基本概念
光学是物理学的一个重要组成部分，也是与其他应用技术紧密相关的学科。
9
经典光学的研究内容
通常把光学分成几何光学、物理光学（波动光学）和量子光学三个大类。
几何光学是从几个由实验得来的基本原理出发，来研究光的传播问题的学科。它利用光线的概念、折射、反射定律来描述光在各种媒质中传播的途径，它得出的结果通常总是波动光学在某些条件下的近似或极限。
1905年，爱因斯坦运用量子论解释了光电效应。他给光子作了十分明确的表示，特别指出光与物质相互作用时，光也是以光子为最小单位进行的。
5
光学的发展历史
在20世纪初，一方面从光的干涉、衍射、偏振以及运动物体的光学现象确证了光是电磁波；而另一方面又从热辐射、光电效应、光压以及光的化学作用等无可怀疑地证明了光的量子性——微粒性。
⑵ 垂直于光轴的线段：以线段和光轴的交点为起始点，在光轴上方的线段，其值为正；在光轴下方的线段，其值为负。
⑶ 和光轴成一定夹角与折射球面相交的线段:以和折射球面的交点为起始点,线段在交点的右则,其值为正；线段在交点的左则,其值为负。
★角度：⑴ 光线和光轴的夹角：以光轴为起始轴，顺时针转向光线所成的角，其值为正；反时针转向光线所成的角，其值为负。
10
什么是应用光学?
11

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OSLO
美国 ORA 公司开发而成的光学系统建模软件，是一个全新的具有光学精度的交互式三维实体建模软件体系，用现代化的手段直接描述光学系统中的光源、透镜、反射镜、分束镜、衍射元件、棱镜、扫描转鼓、机械结构以及光路。该软件首次把光学和机械元件集合在统一的体系下处理，并配有“放置”光源、发射光线的非顺序面光线追迹的强大功能，为用户提供了一个“所见即所得”的设计工具。适用于系统初步设计、复杂系统设计规划、光机一体设计、杂光分析、照明系统设计分析、单位各部门间学术交流和数据交换、课题论证或产品推广等各环节。
Zemax的用户界面

主窗口

Editors （编辑窗口）
Lens Data Editor（镜头数据编辑窗口）

Merit Function Editor（评价函数编辑窗口）
LightTools

ASAP
Advanced System Analysis Program，即高级系统分析程序。 ASAP是由美国Breault Research Organization. Inc （BRO）公司开发的高级光学系统分析模拟软件，在照明系统、汽车车灯光学系统、生物光学系统、相干光学系统、屏幕展示系统、光学成像系统、光导管系统及医学仪器设计等诸多领域都得到了行业的认可和信赖。ASAP软件可以利用蒙地卡罗光线追迹的技术做光 - 机结构间的仿真，它可以不必假设系统之对称性，做单轴、全域、三维坐标的模拟。当光束穿越整个光学系统，光束可以自动分裂为反射、折射、衍射、偏振光及散射的分量，当这束光穿越整个系统，光束可以包含物体任意的次序，独立的根据物理可实施之路径前进.
优越性突出表现在：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的处理屋脊棱镜、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。
许多复杂的棱镜系统、照明系统、微反射镜、导光管、非成像系统或复杂形状的物体需采用非序列(Non-sequential)模式来进行系统建模；在需考虑散射和杂散光的情况下，也可采用非序列光线追迹。这种模式下，Zemax以物体(Object) 作为对象，光线按照物理规则，沿着自然可实现的路径进行追迹，可以按任意顺序入射到任意一组物体上，也可以重复入射到同一物体上，直到被物体拦截。计算时每一物体的位置由全局坐标确定。对同一元件，可同时进行透射、反射、吸收及散射的特性计算。与序列模式相比，由于分析的光线多，计算速度较慢。
光学设计
目录
光学设计软件简介
光学系统的基本参数描述
单透镜参数的Zemax设置
Zemax中的像质评价功能 Zemax优化与操作数 Zemax设计举例

软件简介
国内 SOD88

北理工研制的，适用于共轴光学系统，系统中的面型可以是球面，也可以是非球面，系统可以是折、反或折反射系统. GOLD（原名GOSA）北理工研制的复杂光学系统分析优化大型软件包，可对各种非对称、非常规复杂光学系统进行像质分析和结构优化，其适用范围基本上囊括了目前国内外用于光学系统（特别是成像系统）设计制造的各种技术。
Zemax简介

美国 Radiant Zemax公司所发展出的光学设计软件，目前是被光电子领域熟知的光学设计的首选软件.
三个不同版本： Zemax-SE (Standard Edition)——标准版 Zemax-XE (Extended Edition)——扩展版 Zemax-EE (Engineering Edition)——工程版或专业版

CIOES
长春光机所研制的，特点是密切结合光学系统设计实践，包括光学系统初始结构的设定、像差分析、自动设计、像质评价、加工公差的估算、样板的匹配等。它通过图形显示、菜单技术、人-机对话等方式把光学设计各阶段联系起来。

国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，功能非常强大，是目前世界上分析功能最全、优化功能最强的光学软件，价格相当昂贵。提供了用户可能用到的各种像质分析手段。除了常用的三级像差、垂轴像差、波像差、点列图、点扩展函数、光学传递函数外，软件中还包括了五级像差系数、高斯光束追迹、衍射光束传播、能量分布曲线、部分相干照明、偏振影响分析、透过率计算、一维物体成像模拟等多种独有的分析计算功能。

Optics Software for Layout and Optimization的缩写，是美国 Lambda Research公司推出的一套标准建构系统及最佳化的光学软件，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。

不同的版本针对不同用户的要求分别制定. 其中，Zemax-EE版本包含了Zemax-SE版本的所有特性，能够兼容Zemax-SE的文件.
Zemax-EE两种模式

序列（Sequential）
面（Surface）

非序列（Non-sequential）
物体（Object）
序列（Sequential）光线追迹主要用于传统的成像系统设计，如照相系统、望远系统、显微系统等。这一模式下，Zemax以面（Surface）作为对象来构建一个光学系统模型，每一表面的位置由它相对于前一表面的坐标来确定。光线从物平面开始，按照表面的先后顺序（Surface 0,1,2,…）进行追迹，对每个面只计算一次。由于需要计算的光线少，这种模式下光线追迹速度很快。