ZEMAX光学设计基础教程

"这份资料是关于Zemax光学设计软件的学习资料，适合有一定光学基础和几何光学知识的研一学生。课程旨在教授透镜设计的基本技术和应用，使用ZEMAX作为设计工具，涵盖从简单到复杂系统的透镜设计，并强调实际操作。所需知识包括曲率、厚度、折射率、光瞳尺寸等，以及近轴光线轨迹方程和塞德尔象差公式等。课程内容分为入门指南、设计规则和基本定律，涉及一级和三级的像质评估参数，如焦距、F数、像的位置和大小、色差、畸变等。通过实例对比，如图1.2所示，帮助学生理解和提升设计能力。" 在光学工程领域，Zemax是一款广泛应用的光学设计软件，它使得透镜设计变得更加普及和便捷。本资料针对的学员需要具备一定的光学基础知识，比如了解几何光学中的基本概念，例如Hecht和Zajac的《Optical》以及Jenkins和White的《Fundamentals of Optical》中提到的内容。课程内容不仅限于理论，更强调实践操作，通过实际设计和分析来提升技能。 入门技巧主要涵盖手工计算和薄透镜的预先设计，让学生掌握基本的光学原理。设计规则涉及Zemax软件的使用，包括输入命令、选择变量、设置评价函数和优化过程。而基本定律则教导如何根据特定规则选择设计起点并制定设计策略。课程将教授如何处理各种光学特性，如曲面的曲率、透镜的厚度、材料的折射率，以及与光瞳尺寸、视场角相关的参数。 课程的重点之一是理解并应用近轴光线轨迹方程来模拟光线传播，同时利用塞德尔象差公式评估像的质量。这些一级参数包括有效焦距、后焦距、F数、像的位置和大小，以及主平面位置等。进一步的三级分析涵盖了球差、彗差、象散、内部焦点、匹兹凡场曲、畸变、波前变化和斯托列尔比等高级像差，这些都是影响透镜成像质量和光学系统性能的关键因素。 资料中提供的图1.2可能是两个具有相同成像尺寸但像质不同的透镜设计的对比，这样的比较有助于学生直观理解不同设计决策对成像质量的影响。通过这样的学习，学生能够逐步掌握透镜设计的核心技术和方法，提升其在光学工程领域的专业能力。