Zemax光学设计优化实战：曲率半径与像差校正

"本文主要介绍了如何使用Zemax进行优化设计，并概述了Zemax在光学设计中的应用，包括与其他光学设计软件的对比。" 在光学设计领域，Zemax是一款广泛使用的专业软件，它允许设计师进行序列和非序列光学系统的建模与优化。在“优化设计-zemax的使用”这个主题中，我们重点关注如何利用Zemax来优化光学结构以提高像差校正能力。 首先，优化设计的关键在于选择合适的变量和评价函数。在这个例子中，结构形式的变量包括8个曲率半径和6个空气间隔，如果需要，还可以将玻璃材料作为变量。要校正的像差包括球差、轴向色差、正弦差、高级球差、色球差和高级彗差。由于可调整的参数数量超过要校正的像差种类，这使得系统具备良好的像差校正潜力。 在Zemax中，进行优化的第一步是设置缺省的评价函数。通过“Editors > Merit Function”进入评价函数编辑器，然后选择“Tools > Default Merit Function > Spot Radius > Ring=6”。为了控制焦距，可以在第一行添加EFFL以返回焦距值，第二行和第三行分别输入OPLT和OPGT来设定焦距范围。第四行的TTHI用于返回系统总长，而第五行的OPLT则用于控制系统总长。 除了上述优化过程，Zemax还提供了丰富的功能，如基本像差分析和像质评价，这些可以帮助设计师深入理解系统性能。此外，Zemax支持坐标断点分析，这对于理解和处理光学系统的边界条件至关重要。温度分析功能使设计师能够考虑环境温度变化对系统性能的影响，而多重结构和无热设计则有助于创建稳定且不受热影响的光学系统。 在光学设计软件的简介部分，我们提到了其他几款知名软件，如CodeV、OSLO等。CodeV以其强大的功能和灵活性著称，适合复杂非对称系统的优化，但价格较高。OSLO以其直观的用户界面和强大的分析能力受到青睐，其CCL语言提供了高度定制的可能性。 Zemax相较于这些软件，因其易用性和综合分析能力而受到欢迎。它不仅支持光学组件设计，还能进行照明系统的照度分析，能创建包含反射、折射和绕射的光学模型。其分析功能强大，可以生成多种分析图形，并且可以保存为常见的图像格式，方便报告和交流。 Zemax是一款强大的光学设计工具，无论是在像差校正、系统优化还是与其他软件的数据交互上，都能提供全面的支持，满足不同层次的光学设计需求。通过熟练掌握Zemax，设计师能够有效地提升光学系统的性能和质量。