使用ZEMAX软件进行透镜设计基础教程

"该资源主要涉及使用COMSOL软件计算Au纳米颗粒的表面等离激元电子能量损失谱，同时提到了在光学设计领域中Zemax软件的应用，特别是对于初学者的学习指南。" 在光学设计中，计算Au纳米颗粒的表面等离激元电子能量损失谱是一个关键的步骤，这有助于理解纳米材料的光学性质和潜在应用，如增强光谱检测、光子学器件设计等。表面等离激元（Surface Plasmon Polaritons, SPPs）是金属纳米颗粒与电磁场相互作用产生的振荡电荷密度波，可以引导和集中光场，导致局部场增强。在COMSOL软件中，可以通过多物理场耦合来模拟这些现象，从而计算出电子能量损失谱（Electron Energy Loss Spectroscopy, EELS），揭示SPPs的频率特性。 Zemax作为一款广泛使用的光学设计软件，尤其适用于初学者学习透镜设计。在本资源中，透镜设计被描述为一项日益普及的技术，不再局限于专业人员，而是随着高效设计软件和强大个人电脑的普及，成为光学工程师必备技能。Zemax提供了透镜设计所需的命令输入、变量选择、评价函数构建及优化等功能，帮助用户理解和分析光学系统的性能。 课程内容分为多个层次，从基础的手动计算和薄透镜预设计到复杂的系统分析。入门技巧包括掌握近轴光线轨迹方程、塞德尔象差公式等基础知识，而设计规则则涵盖了如何使用Zemax进行实际操作。基本定律教导学生如何理解设计规则，选择合适的起点并制定操作计划。 透镜设计涉及的关键参数包括曲率半径、厚度、折射率、光瞳尺寸和位置、视场角等。课程通过实例对比分析，如图1.2所示的两个光学系统，展示了虽然它们可能有相同的物距和焦距，但其性能和质量可能存在显著差异，如球差、彗差、象散等象差的存在会影响成像质量和清晰度。 此外，课程还涵盖了其他高级概念，如三级象差的计算，如球差、最小弥散斑的位置和大小、彗差、象散、内部焦点的位置和大小、匹兹凡场曲、畸变、波前变化、斯托列尔比等，这些都是评估光学系统性能的重要指标。同时，需要了解二次曲线常数，以更好地控制和优化光学设计。 本资源为学习者提供了一个全面的透镜设计和光学分析框架，结合实例和具体软件应用，帮助学习者逐步掌握这一领域的核心技术和理论知识。