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cyqdesign 2024-11-10 21:09

Zemax光学设计从基础到实践

本书系统讲解了利用Zemax 2023进行光学设计和仿真分析的各种方法和技巧,主要内容包括光学设计基础、认识Ansys Zemax OpticStudio、初识镜头数据编辑器、光学成像镜头设计、镜头编辑高级操作、光学系统分析、非序列模式设计、几何光学像质评价、物理光学像质评价、光学系统的优化、光学系统公差分析和光学系统设计实例等。本书内容全面实用,循序渐进,实例丰富,且提供全部实例源文件,方便读者上手实践。同时,重点实例配套视频讲解,扫描书中相应的二维码,即可边学边看,学习更加高效。本书非常适合从事光学系统设计、仿真与分析的技术人员自学使用,也可用作高等院校相关专业的教材及参考书。 '&]6(+I>  

[attachment=130727]
x;4m@)Mu  
5a&gdqg]  
目录 :X1Y  
第1章 光学设计基础 001 l`:-B 'WM  
1.1 光学系统基础 002 kWbY&]ZO  
1.1.1 光学系统中的概念 002 0h('@Hb.K#  
1.1.2 理想光学系统 004 \ov]Rn  
1.1.3 近轴系统 005 %P *b&H^0  
1.2 光学设计概述 006 Lk)TK/JM)  
1.2.1 光学设计基本原理 006 1@+&6UC  
1.2.2 光学设计的具体步骤 007 X`]>J5  
1.2.3 光学设计软件 007 S;{[];  
1.3 Ansys Zemax简介 009 k$,y1hH;f8  
1.3.1 Ansys Zemax 软件分类 009 Ml_!)b  
1.3.2 Ansys Zemax的功能 011 S! .N3ezn  
1.3.3 启动Ansys Zemax OpticStudio 2023 012 E_xk8X~  
1.3.4 切换语言   013 xf qu=z8X  
1.4 Ansys Zemax OpticStudio的帮助系统 014 8nSw7:z  
1.4.1 使用目录和索引查找联机帮助 015 `ih#>i_ &  
1.4.2 使用命令查找联机帮助 017 25;`yB$  
1.4.3 使用网络资源 017 .4=A:9  
1.4.4 帮助工具 018 ~}G#ys\1  
第2章 认识Ansys Zemax OpticStudio 019 7P52r  
2.1 Ansys Zemax OpticStudio用户界面 020 6U] "i  
2.2 编辑器窗口 023 z+?48 }  
2.2.1 镜头数据编辑器 023 L\t!)X-4  
2.2.2 视场数据编辑器 024 A&Q!W)=  
2.2.3 窗口操作 027 h{PJ4U{W  
2.3 文件操作与管理 029 Lo9 \[4FP  
2.3.1 新建项目 029 tqU8>d0^  
2.3.2 新建设计 030 =?hbi]  
2.3.3 打开项目 031 p"n3JV.~k+  
2.3.4 保存文件 032 (8GA;:G7G  
2.3.5 关闭项目 033 %bhFl,tL  
2.3.6 文件存档 033 v XR27  
2.3.7 文件导出 034 W jBtL52  
2.4 工作环境的设置 036 )Mw 3ZE92  
2.5 系统选项设置 037 i32S(3se  
2.5.1 设置系统孔径 037 x=Ez hq]X  
2.5.2 设置视场 040 VmTgD96  
2.5.3 设置波长 042 y)`q% J&  
2.5.4 设置系统环境 044 Uetna!ABB  
2.5.5 设置偏振 044 'G3|PA7v  
2.5.6 设置高级选项 045 S ^@# %>  
2.5.7 设置光线瞄准 046 A~wyn5:_  
2.5.8 设置材料库 048 c=IjR3F  
2.5.9 设置标题和注解 048 7"k\i=  
2.5.10 设置文件 049 ]=%u\~AvL  
2.5.11 设置单位 049 ,,V uvn  
2.5.12 设置成本估计 050 1h?:gOig  
2.5.13 设置非序列 051 MPJ0>Ly  
2.5.14 实例:新建材料库 051 S%w67sGl4n  
第3章 初识镜头数据编辑器 055 I8:G:s:  
3.1 镜头数据基本操作 056 zXeBUbVi  
3.1.1 单元格操作 056 "(E%JAwZ^W  
3.1.2 输入数据 057 Ns[.guWu-  
3.1.3 行列操作 057 d%ncI0f`  
3.1.4 切换视图显示 059 O}[){*GG=  
3.1.5 输入表面参数 060 8t& 'Yk  
3.2 镜头数据设置 061 h &IF ?h  
3.2.1 表面类型设置 061 D+Z,;XZ  
3.2.2 实例:切换双折射透镜光学系统表面 064 nZkMyRk  
3.2.3 定义表面注释 067 $b"Ex>  
3.2.4 定义曲率半径 067 hmtDw,j  
3.2.5 设置厚度 068 DOW Z hD  
3.2.6 选择材料 074 g);.".@"  
3.2.7 实例:凸透镜和凹透镜系统 076 izr 3{y5  
3.2.8 膜层设置 082 s Qa9M  
3.2.9 设置净口径 084 ltmD=-]G_  
3.2.10 实例:设置凸凹透镜系统表面孔径 085 :j% B(@b  
3.2.11 延伸区设置 086 E&|EokSyN  
3.2.12 机械半直径 087 v7D3aWoe  
3.2.13 实例:二元面单透镜系统 087 _v=zFpR  
3.2.14 圆锥系数设置 091 >tV:QP]Y  
3.2.15 TCE设置 092 1?#Wg>7'  
第4章 光学成像镜头设计 094 q&EwD(k  
4.1 光学成像系统 095 'J#uD|9)  
4.1.1 物体成像原理 095 \&%y4=y<sE  
4.1.2 光学透镜 095 A,GJ6qp3  
4.1.3 光阑 096 >qynd'eToR  
4.2 Zemax模型 098 Sy34doAZ  
4.2.1 序列模型 098 hHqsI`7c  
4.2.2 非序列模型 098 ;5}y7#4C  
4.3 光线追迹 099 \AB*C_Ri  
4.3.1 二维布局图 099 /Oa.@53tK6  
4.3.2 三维布局图 103 DBzF\-  
4.3.3 实例:平行光光学系统设计 104 3a6  
4.3.4 实例:双折射透镜光学系统 107 bn"z&g   
4.3.5 实体模型图 110 BjbpRQ,  
4.3.6 CAD零件图 112 M9sB2Ips<  
4.3.7 实例:投影仪光学系统 112 ~Uaz;<"j0  
第5章 镜头编辑高级操作 117 #h7 $b@  
5.1 表面参数设置 118 B7BikxUa  
5.1.1 设置绘图属性 118 n(el  
5.1.2 设置通光孔径 119 ou'|e"tI  
5.1.3 实例:设置凸凹透镜系统表面参数 120 eq Wb>$  
5.1.4 设置表面散射类型 122 08E,U  
5.1.5 设置表面倾斜和偏心 124 R{Qvpd$y  
5.1.6 实例:玻璃透镜系统 126 W|[k]A` 2  
5.2 坐标间断 128 . aqP=  
5.2.1 选择坐标间断面 128 Zl`sY5{1  
5.2.2 表面旋转偏心 130 tM{U6k  
5.2.3 转折反射镜 132 d`4@aoM  
5.2.4 实例:反射镜光学系统设计 132 jj"?#`cW  
5.3 表面转换设置 134 .(8eWc YK  
5.3.1 坐标系转换 134 v D4<G{  
5.3.2 双通系统 135 I45\xP4i  
5.3.3 实例:玻璃透镜双通系统设计 136 h2Jdcr#@FF  
5.3.4 复合表面 136 dq$C COC^F  
5.3.5 表面翻转 138 G,b1u"  
5.3.6 转换TrueFreeForm表面 138 ]$96#}7N  
5.3.7 改变焦距 139 lIF*$#`oh*  
5.3.8 实例:镜头组光学系统 139 wKs-<b%;  
5.4 多重结构设计 143 TANt*r7  
5.4.1 多重结构编辑器 143 _79 ?,U]  
5.4.2 操作数类型 145 @IwVR  
5.4.3 实例:系统孔径多重结构设计 149 4'-GcH  
5.4.4 热分析 151 zE<GwVI~  
5.4.5 共轭分析 152 V{G9E  
5.4.6 实例:多重结构共轭分析 152 W&(98}oT  
第6章 光学系统分析 154 K=C).5=U  
6.1 光线追迹分析 155 -,#LTW<.  
6.1.1 光线追迹过程 155 $C !Mk  
6.1.2 单光线追迹 156 Sk,9<@  
6.1.3 光迹图 156 #5.L%F  
6.1.4 基面数据 158 4$!iw3N(  
6.1.5 Y-Ybar 图 159 L]HYk}oD.  
6.1.6 渐晕图 159 j;b<oQH  
6.1.7 入射角 vs.像高 160 n/]$k4h  
6.1.8 实例:平行光光学系统光线追迹 160 13T0"}  
6.2 偏振与表面物理分析 163 Y4|g^>{<ni  
6.2.1 偏振分析 163 m}3POl/*j  
6.2.2 表面分析 164 )\TI^%s  
6.2.3 实例:不规则面光学系统表面分析 165 Q-GnNT7MB3  
6.2.4 膜层分析 168 }X`jhsqT  
6.2.5 实例:屏蔽蓝光光学系统分析 169 a,N?GxK~  
6.3 材料分析 172 Tse Pdkk  
6.3.1 色散图 172 MO$ dim>  
6.3.2 玻璃图 172 ihJC)m`Hbl  
6.3.3 无热化玻璃图 173 O/=i'0X v  
6.3.4 透过率曲线 173 h8!;RN[  
6.4 输出报告 174 K9y!ZoB  
6.4.1 表面数据报告 174 !*gTC1bvB  
6.4.2 分类数据报告 175 3y Azt*dZ  
6.4.3 实例:1/4玻板光学系统偏振分析 176 ,\K1cW~U5  
6.5 几何像差分析 178 zz4A,XrD  
6.5.1 球差 178 61J01(+|  
6.5.2 实例:凸凹透镜系统球差分析 179 AQ 5CrYb  
6.5.3 彗差 179 5PQs1B  
6.5.4 实例:凸凹透镜系统彗差分析 180 vK\;CSk  
6.5.5 像散 181 X;ZR"YgT  
6.5.6 实例:凸凹透镜系统像散分析 181 #)BdN  
6.5.7 场曲 184 ,e ~@  
6.5.8 实例:凸凹透镜系统场曲分析 184 7^J-5lY3S  
6.5.9 畸变 186 Pl }dA  
6.5.10 色差 186 .#b!#   
6.5.11 实例:衍射光栅光学系统色差分析 186 WqC6 c&NM  
第7章 非序列模式设计 190 ^m   
7.1 非序列模式 191 ^E7>!Lbvx  
7.1.1 非序列元件编辑器 191 ?eb2T`\0Q  
7.1.2 布局图显示 193 M9@#W"  
7.1.3 实例:创建菲涅耳透镜 194 ;Db89Nc$  
7.2 物体编辑 203 uv2!][  
7.2.1 物体编辑器 203 [D H@>:"dd  
7.2.2 调整物体位置 205 *s6MF{Ds  
7.2.3 阵列物体 206 %XqLyeOS  
7.2.4 实例:阵列透镜 206 -< 7KW0CA  
7.2.5 合并物体 210 t p.qh]2c  
7.2.6 创建多面体 211 ,diV;d  
7.2.7 实例:创建六角形透镜 212 ud`.}H~aB  
7.3 物体属性设置 217 %&"_=Lc  
7.3.1 “类型”选项卡 217 OwQ 9y<v  
7.3.2 “绘图”选项卡 218 `oh'rm3'8  
7.3.3 “光源”选项卡 219 v5t`?+e  
7.3.4 “膜层/散射”选项卡 221 J|Lk::Ri  
7.3.5 “散射路径”选项卡 222 $2^V#GWo  
7.3.6 “体散射”选项卡 222 m)q;eQs  
7.3.7 “折射率”选项卡 222 0n_Cuh\  
7.3.8 实例:环形镜头 223 %xR;8IO  
7.4 探测器分析 227 3Nh;^  
7.4.1 探测器的形状 227 9`)NFy?  
7.4.2 探测器工具 228 h.QKbbDj  
7.4.3 探测器查看器 229 A;h0BQm/j  
7.4.4 实例:GRIN透镜光学系统 229 %&^F.JTt\  
7.5 非序列光线追迹 236 H+; _fd  
7.5.1 非序列系统光线追迹方法 236 OZ_'& CZ  
7.5.2 定义光源模型 237 Lvc*L6  
7.5.3 光线追迹控制 239 fj 19U9R  
7.5.4 Lightning追迹 240 oj<.axA,  
7.5.5 特定光线比对 240 Ah &D5,3  
7.5.6 单光线追迹 241 fh \<tnY  
7.5.7 实例:双折射立方体成像系统 242 T.HI $(d  
第8章 几何光学像质评价 249 >;QkV6i7  
8.1 几何像差分析 250 u:N/aaU=  
8.1.1 光线像差图 250 9h$-:y3  
8.1.2 光程差图 251 q]5"V>D \  
8.1.3 光瞳像差图 252 ?}B9=R$Pi  
8.1.4 全视场像差图 252 @-;-DB]j  
8.1.5 场曲/畸变 253 $+ZO{ (  
8.1.6 网格畸变 255 \nx ^=4*yk  
8.1.7 实例:凸凹透镜系统场曲显示 255 9\Mesf1$o  
8.1.8 轴向像差 256 m7e$ Z  
8.1.9 垂轴色差 257 q[b-vTzI  
8.1.10 色焦移 258 qrNW\ME  
8.1.11 实例:衍射光栅光学系统色差显示 258 i[^?24~ c  
8.1.12 赛德尔系数 260 _q=$L eO5  
8.1.13 塞德尔图 261 A A<9 XC  
8.2 点列图分析 262 9GkG'  
8.2.1 标准点列图 262 }<&g1x'pa  
8.2.2 离焦点列图 265 788q<7E  
8.2.3 全视场点列图 265 d Z"bc]z{  
8.2.4 矩阵点列图 266 Os8]iNvW\  
8.2.5 实例:凸凹透镜系统点列图分析 267 !?ayZ5G([  
8.3 波前差分析 268 CQ"IL;y  
8.3.1 波前图 268 9))%tYN  
8.3.2 干涉图 269 Z[AJat@H  
8.3.3 实例:凹凸透镜系统球差显示分析 271 4lb3quY$Us  
8.3.4 傅科分析 273 n`68<ybl5  
8.3.5 对比度损失图 274 '4FS.0*_  
8.3.6 Zernike系数 276 $z{HNY* 2  
8.3.7 Zernike系数vs.视场 276  X\ \\RCp  
8.3.8 实例:凹凸透镜系统球差定量分析 277 JO7IzD\  
第9章 物理光学像质评价 279 w_,.  
9.1 点扩散函数 280 D Z ~|yH  
9.1.1 FFT算法 280 v>)[NAY9  
9.1.2 惠更斯算法 283 L|6clGp  
9.2 MTF分析 284 9T|7edl  
9.2.1 FFT算法 284 g=b[V   
9.2.2 惠更斯算法 287 @w6^*Z_hQ  
9.2.3 高斯求积算法 288 F>n<;<  
9.2.4 实例:偶次非球面光学系统 289 (LRv c!`"  
9.3 RMS分析 292 lbT<HWzNH  
9.3.1 RMS vs.视场 292 \D,0  
9.3.2 二维视场RMS图 293 \#2,1W@  
9.3.3 实例:衍射光栅光学系统RMS分析 294 c 2?(.UV  
9.4 能量集中度分析 296 <pYGcVB9V  
9.4.1 衍射 296 w69`vK  
9.4.2 几何 297 fPK|Nw]b  
9.4.3 几何线/边缘扩散 298 A0O$B7ylQ  
9.4.4 扩展光源 299 ( rZq0*  
9.4.5 实例:双折射透镜光学系统能量集中度分析 299 ?*,N ?s(U  
9.5 图像扩展分析 300 +Z$X5Th  
9.5.1 图像模拟 301 9eGM6qW\_  
9.5.2 几何图像分析 302 y @Y@"y  
9.5.3 几何位图图像分析 304  T_jwj N  
9.5.4 部分相干图像分析 305 )/bt/,M&}  
9.5.5 扩展图像分析 306 : [aUpX=  
9.5.6 相对照度分析 307 cdzzS?$)  
9.5.7 实例:光学系统图形模拟分析 308 _*bXVJ ]  
9.6 激光传播 309 Gk799SDL  
9.6.1 物理光学传播分析 309 Q`AJR$L  
9.6.2 高斯光束 312 6$)Yqg`X  
9.6.3 光纤耦合 314 AZl|; y  
9.6.4 实例:近轴面光学系统全面衍射光学分析 315 pK *-In  
第10章 光学系统的优化 317 Gu*;z% b2  
10.1 光学系统优化设计的过程 318 y"$|?187x  
10.2 手动调整 318 o0s+ roiD  
10.2.1 快速聚焦 318 rI; e!EW  
10.2.2 快速调整 319 b%,5B  
10.2.3 滑块控件 319 =kZPd>&L  
10.2.4 可视化优化器 320 R*Pfc91}  
10.2.5 实例:不规则面光学系统手动调整 321 \+Qx}bS{  
10.3 自动优化 322 :$/lGIz  
10.3.1 评价函数编辑器 322 7gD$Q  
10.3.2 评价函数操作数 323 [_-CO }>  
10.3.3 优化向导 325 bi KpV? Dp  
10.3.4 执行优化 327 O+.V,` O  
10.3.5 实例:凹凸透镜系统球差自动优化 328 %tUJ >qYU  
10.4 全局优化 331 HX+'{zm]  
10.4.1 全局优化 332 `j4ukOnG  
10.4.2 锤形优化 332 ,589/xTA@  
10.4.3 玻璃替换模板 333 I9SO}a2p  
10.5 优化工具 333 v[m/>l2[P  
10.5.1 寻找很好非球面 333 qhF/iUE  
10.5.2 非球面类型转换 334 :Nc~rOC _  
10.5.3 库存镜头匹配 334 u"pn'H  
10.5.4 样板匹配 335 m'aw`?  
10.5.5 样板列表 336 KMoRMCT  
第11章 光学系统公差分析 337 qUpMq:Uw  
11.1 公差分析概述 338 gA~Ih  
11.2 公差分析方法 339 w4(DR?[nC  
11.2.1 公差数据编辑器 339 6],5X^*Y  
11.2.2 公差分析向导 340 5IdmKP|  
11.2.3 执行公差分析 342 zFB$^)v"<  
11.2.4 实例:凹凸透镜系统公差分析 345 3gv>AgG  
11.3 快速公差分析 347 Am  kHVg  
11.3.1 快速灵敏度分析 347 ru'Xet  
11.3.2 快速良率分析 347 hs<7(+a  
11.3.3 实例:凹凸透镜系统快速公差分析 348 u^ngD64  
11.4 公差数据可视化 349 wAkoX  
11.4.1 公差数据查看器 349 0qJ(3N  
11.4.2 直方图分析 350 7F|T5[*l  
11.4.3 良率分析 351 2!]':(8mR  
11.5 加工图纸与数据分析 351 wQM(Lm#Q  
11.5.1 ISO元件图 352 .O1g'%  
11.5.2 Zemax元件制图 352 er l_Gg  
11.5.3 实例:二元面系统光学加工图 353 VWLou jB  
第12章 光学系统设计实例 356 O%0G37h  
12.1 目镜设计 357 [|k@Suv |z  
12.1.1 定义初始结构 357 @*%5"~F  
12.1.2 球差显示分析 360 x:sTE u@  
12.1.3 球差定量分析 361 ]lZ!en  
12.1.4 系统自动优化 362 V-7!)&q  
12.1.5 图形模拟分析 364 J]N-^ld\\  
12.2 光纤耦合光学系统设计 365 +(cs,?`\  
12.2.1 初始结构设计 366 *<Qn)Az  
12.2.2 光纤耦合 371 Fo;xA  
12.2.3 多重结构设计 371 1C.<@IZ  
12.3 奥夫纳中继器光学系统设计 372 KS(s<ip|  
12.3.1 定义初始结构 373 DJrA@hm/Y  
12.3.2 系统优化 375 \:-; {  
12.3.3 波前数据分析 378 ]d% hU  
参考文献 380 17<\Q(YQ=  

hello2024 2024-11-10 22:10
ZEMAX新教程,支持一下。
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