Zemax光学设计教程：从入门到优化

"Zemax设计实例提供了手把手的实例教程，适合初学者学习Zemax软件进行光学设计。教程包括从创建基本的单透镜开始，逐步讲解如何输入波长、镜片数据，以及如何分析光线特性、光程差和点列图。教程还涉及了简单的优化操作和权重设置在优化中的应用。" 在Zemax设计实例中，我们首先学习如何启动Zemax并熟悉其主屏幕，特别是镜头数据编辑器（LDE）。LDE允许用户输入和管理镜片的几何参数，如半径、厚度和材料。在这个实例中，我们将设计一个F/4的单透镜，焦距为100mm，采用BK7玻璃，并考虑在轴上的可见光谱范围。为了开始设计，我们需要在系统菜单下选择“波长”，设定用于计算的光谱范围。这里，我们选择了氢的F谱线波长，即486微米、587微米和656微米。 在输入波长后，我们可以开始定义镜片。在LDE中，选择合适的行和列，输入半径、厚度等参数。注意，Zemax默认单位为微米，因此所有输入的数值应转换为相应的微米值。一旦镜片数据输入完毕，我们可以通过生成光线特性曲线（rayfan）、光程差曲线（OPD）以及点列图（Spot diagram）来检查和评估设计的初步性能。这些图形帮助我们理解光线通过镜片后的传播情况，包括像质、聚焦效果和色散等关键光学特性。 接下来，教程介绍如何设置厚度求解方法和变量，这在设计过程中至关重要，因为它允许Zemax自动寻找最佳的镜片厚度以满足预设的光学条件。同时，简单优化的步骤也被涵盖，这通常涉及到调整镜片参数以最小化像差或其他指定的误差指标。在优化过程中，权重列的作用不容忽视，它可以分配给不同波长，以影响优化过程中各个波长的权重，确保最终设计在所有关注的波长下都有良好的性能。 在权重设置方面，教程指出所有波长的初始权重设为1.0，这意味着在优化过程中，每个波长的影响是相等的。通过调整权重，用户可以优先考虑特定波长的性能，这对于多色光学系统尤其重要。完成权重设置后，点击“OK”保存更改并关闭对话框，即可继续进行下一步的光学设计和优化。 总结来说，Zemax设计实例教程是一个全面的学习资源，它不仅教授了Zemax的基本操作，还涵盖了光学设计的关键概念，包括光学特性的可视化和优化策略。对于希望掌握Zemax软件的光学工程师或学生而言，这是一个非常实用的起点。