100mm焦距对称物镜设计：ZEMAX实现0.63um波长下的光学优化

本文档主要探讨的是光电子课程设计中的对称式物镜设计，涵盖了光学基础知识和ZEMAX软件在光学设计中的应用。首先，章节一介绍了光学的基本概念，包括几何光学、物理光学（波动光学）及其与经典电动力学的关系。光学是一门多学科交叉的领域，涉及广泛应用，而ZEMAX则是一个强大的光学设计和分析工具，它结合了非序列性和序列性的特点，能够处理各种光学系统的设计，包括成像和非成像系统，以及杂散光和鬼影的控制。 在设计思路部分，章节二明确了具体的任务要求。设计目标是创建一个焦距为100mm的对称式物镜，工作波长为0.6328um，光源设定在无穷远处，要求像空间的F/﹟（光圈系数）为4。设计过程中，前两片玻璃选择BAK1和F3，ZEMAX的数据设置表明，设计过程涉及多个表面类型、不同的玻璃材料和厚度，如第一块为半径无穷大、厚度为20mm的BAK1，第二块为21号面，接着是F3玻璃等，最后进行了多个镜片的排列和调整。 值得注意的是，虽然序列性描光在成像系统中提供了快速、灵活和广泛应用的优点，但可能不适用于所有光学系统，因为有些系统无法通过序列方式进行完全描述。因此，设计者需要在ZEMAX中权衡不同模式的利弊，确保物镜的性能满足任务要求，并进行优化和公差分析，以保证最终产品的高质量和稳定性。 整个设计过程既需要理论知识的支持，如光学原理和波动光学，又依赖于实际操作技能和软件工具的应用，是对学生理解和掌握光学设计方法的重要实践环节。完成这样的项目将有助于提升学生的光学设计能力，为未来的光学工程或相关领域职业打下坚实基础。