zemax光学设计实例猫眼效应反射模型

光学设计——光学设计实例 中国科学院上海光学精密机械研究所 2008年10月

意图

通过设计实例，加深对已学几何光学、像差理论 及光学设计基本知识、一般手段的理解，并能初步 运用。

介绍光学设计软件ZEMAX的基本使用方法，设计 实例通过ZEMAX来演示。

主要内容

光学设计软件ZEMAX简介 单透镜 双胶合透镜 非球面单透镜 显微镜物镜 双高斯照相物镜 公差计算

(具体的应用实例——视情况而定)

ZEMAX简介

美国ZEMAX Development Corporation研发

ZEMAX 是一套综合性的光学设计软件，集成了光 学系统所有的概念、设计、优化、分析、公差分析 和文件管理功能。ZEMAX所有的这些功能都有一个 直观的接口，它们具有功能强大、灵活、快速、容 易使用等优点。

ZEMAX 有两种不同的版本：ZEMAX-SE和ZEMAX-EE, 有些功能只在EE版本中才具有。

ZEMAX 可以模拟序列性(Sequential)和非序列 性(non-sequential)系统，分别针对成像系统和 非成像系统。

光学设计过程

计算机的出现，极大地促进了光学设计进程； 大多数光学设计程序的本质如下：

每个变量发生少

实验一：单镜头设计(Singlet)

实验目的：

1、学习如何启用Zemax

2、学习如何输入波长（wavelength）、镜头数据（lens data）

3、学习如何察看系统性能（optical performance），如ray fan，OPD，点列图（spot diagrams）， MTF等。

4、学习如何定义thickness solve以及变量（variables） 5、学习如何进行优化设计（optimization） 实验仪器：微机、zemax光学设计软件 实验步骤：

1、设计一个孔径为F/4的单镜头，物在光轴上，其焦距（focal length） 为100mm，波长为可见光，

用BK7玻璃为材料。

2、首先运行ZEMAX，将出现ZEMAX的主页，然后点击lens data editor(LDE)。什么是LDE呢？它

是你要的工作场所，在LDE的扩展页上，可以输入选用的玻璃，镜片的radius，thickness，大小，位置等。

3、然后输入波长，在主菜单的system下，点击wavelengths，弹出波长数据对话框wavelength data，

键入你要的波长，在第一行输入0.486，它是以microns为单位，此为氢原子的F-

实验一：单镜头设计(Singlet)

实验目的：

1、学习如何启用Zemax

2、学习如何输入波长（wavelength）、镜头数据（lens data）

3、学习如何察看系统性能（optical performance），如ray fan，OPD，点列图（spot diagrams）， MTF等。

4、学习如何定义thickness solve以及变量（variables） 5、学习如何进行优化设计（optimization） 实验仪器：微机、zemax光学设计软件 实验步骤：

1、设计一个孔径为F/4的单镜头，物在光轴上，其焦距（focal length） 为100mm，波长为可见光，

用BK7玻璃为材料。

2、首先运行ZEMAX，将出现ZEMAX的主页，然后点击lens data editor(LDE)。什么是LDE呢？它

是你要的工作场所，在LDE的扩展页上，可以输入选用的玻璃，镜片的radius，thickness，大小，位置等。

3、然后输入波长，在主菜单的system下，点击wavelengths，弹出波长数据对话框wavelength data，

键入你要的波长，在第一行输入0.486，它是以microns为单位，此为氢原子的F-

录

前言.......................................................................................................................... 错误！未定义书签。 第一章 ZEMAX软件简介 ......................................................................................................................... 1

1.1 简介............................................................................................................................................. 1 1.2 用户界面 ............................................................................................

录

前言.......................................................................................................................... 错误！未定义书签。 第一章 ZEMAX软件简介 ......................................................................................................................... 1

1.1 简介............................................................................................................................................. 1 1.2 用户界面 ............................................................................................

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

光学设计软件ZEMAX简明教程

沈常宇

中国计量学院光电子技术研究所

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

第一章 引言

对于实际的光学系统来说，它的成像往往是非完善成像，对于怎样来判断一个光学系统的性能的优劣，是光学设计中遇到的一个重要问题.在当前计算机辅助科研、教学的迅猛发展过程中，计算机辅助光学系统设计已成为光学设计不可缺少的

光学器件减反射膜的设计与制备

摘 要

光学薄膜作为现代光学的一个重要分支，已被广泛应用于工业、农业等各个领域，其在人们的日常生活中起着越来越重要的作用。减反射膜作为光学膜中最重要的一种，它的发展也得到了更广泛的关注。

本文主要通过对光学薄膜特性的理论计算，包括薄膜的基本理论，单层薄膜的特性计算和多层薄膜的特性计算，来对光学薄膜的特性达到一定程度的认识。并通过对光学减反射膜的设计原理、选材及流程的掌握来对减反射膜有一个更深的了解。最终利用直流反应溅射法制备TiO2薄膜，摸索其制备工艺。利用透射光谱，采用“包络法”计算薄膜的折射率、厚度、吸收系数和消光系数，从而分析薄膜的光学性能。

【关键词】光学薄膜 光学减反射膜 磁控溅射原理 TiO2薄膜

1

The design and preparation of the anti-reflection coating

on optical device

Abstract

optical films which act as an important branch of modern optics has been widely used in

agriculture, indust

中国管理科学研究院人才战略研究所 人才所[2014]第（18）号 关于举办“Zemax光学设计及成像应用技术”高级培训通知

各企事业单位： 近几十年来，Zemax作为一种光学解析方法得到了广泛应用，已经成为设计、科研工作者进行工程分析的有力工具。人们开发了很多通用光学软件，其中Zemax是目前最受欢迎的光学软件之一，熟练掌握Zemax软件的使用，对科研、设计、生产、教育等行业的专业人员都有重要的意义。

虽然光学的常规应用已经相当广泛，但是，对于复杂或大型的实际工程问题和科研领域中

具有探索性的特殊问题，在应用光学设计与成像时却具有相当的难度，以至于无法获得有效的计算结果，甚至难以确定有效可行的计算方案，给工作进展带来重重阻碍，为提升相关科技工作者的技术水平，中国管理科学研究院人才战略研究所特举办“Zemax光学设计及成像应用技术”培训班。具体事宜如下 一、培训目标：

1、本次培训采

个体随机效应模型

在面板数据的计量分析中，如果解释变量对被解释变量的效应不随个体和时间变化，并且解释被解释变量的信息不够完整，即解释变量中不包含一些影响被解释变量的不可观测的确定性因素，可以将模型设定为固定效应模型，采用反映个体特征或时间特征的虚拟变量（即知随个体变化或只随时间变化）或者分解模型的截距项来描述这些缺失的确定性信息。

但是，固定效应模型也存在一定的不足。例如固定效应模型模型中包含许多虚拟变量时，减少了模型估计的自由度；实际应用中，固定效应模型的随机误差项难以满足模型的基本假设，易于导致参数的非有效估计。更为重要的是，它只考虑了不完整的确定性信息对被解释变量的效应，而未包含不可观测的随机信息的效应。为了弥补这一不足，Maddala(1971)将混合数据回归的随机误差项分解为截面随机误差分量、时间随机误差分量和个体时间随机误差分量三部分，讨论如下随机效应模型或双分量误差分解模型（1）：

yit??1???kxkit?ui?vt?wit (1)

k?2Kui~N(0,?u2)表示个体随机误差分量； vt~N(0,?v2)表示时间随机误差分量；

wit~N(0,?w2)表示个体时间（或混合）随机误差分量。

如果模型（1）中只存在截面