ZEMAX

摘要： 提出一种基于双罗兰圆光学结构的光谱仪光学系统及其设计方法。其中,200 nm~500 nm光路为常规的罗兰圆光学结构;500 nm~700 nm光路运用凹面光栅第零衍射级次光谱线,利用平面反光镜将谱线射入另一个凹面光栅,实现了双罗兰圆光学结构。根据设计要求及光学系统各个参数之间的相互约束,设计、计算出光学系统各个参数指标,基于Zemax仿真分析,调整光学参数并验证光学系统的可行性。针对平面信号探测器在罗兰圆周上存在像差问题,利用反光镜增添信号探测器的可摆放个数,使像差比初始结构减小4.475μm,光谱仪整体光学结构尺寸小于400 mm×500 mm。仿真结果表明:光谱仪所测的光谱波段范围可达200 nm~700 nm,全波段分辨率达0.4 nm。

摘要： 针对“光学设计”课程教学内容实践性强以及Zemax软件价格较高等因素的影响,结合实践教学及应用型人才培养改革的需要,提出了一种在时间及空间上可自由选择且可操作性强的光学设计仿真实验平台系统搭建方案.该方案可为地方应用型本科高校节省一定实践教学经费,并可为学生实践课程的锻炼提供一种全新且行之有效的解决措施,同时有助于提高学生的学习兴趣及增强教师的教学效果.

摘要： 为了有效改善国内SO_(2)分析仪存在检测精确度低、检测极限高的问题,在紫外荧光法的原理基础上设计了一种新的光路系统。根据准直压缩系统,对点光源进行平行准直后压缩光线空间区域,减少光线在气室内部的扩散,减弱光线对光电倍增管的干扰,从而提升检测精度。由Zemax中的三维光路图和探测视图仿真,对传统光路和设计光路进行对比。通过分析可得:光源在气室内部能够进行平行光照射,对于光电倍增管的光线干扰大大减少。对设计光路进行无气体光源照射下的光电倍增管暗噪测试,检测到的暗噪由7 mV下降为4 mV,新的优化设计可以实现降低光源对于光电倍增管的杂光干扰,提升SO_(2)分析仪的检测精度。

摘要： 通过光学设计软件ZEMAX设计了一款可适用于安防监控摄像头中的同轴照明方案。该方案由成像系统和照明系统组成。首先设计了一款可用于监控视频摄像用的大光圈成像物镜,具有焦距光圈数为F1.8的大光圈视频监控摄像镜头;然后设计了满足成像镜头可用的照明系统,该照明系统采用的是同轴光照明设计,使用普通的朗博体LED芯片作为光源,通过本设计提供的照明光路实现光源的准直匀光和整形,将光束投射到物镜系统中;再从成像物镜中投射到被照明表面。整个方案结构简洁,不需要单独开孔安装照明装置,照明效果的均匀性好,易实现加工要求,具备很好的商用前景。

摘要： 在ZEAMX软件的非序列模式下利用几何光路的原理,模拟并仿真了一个可压缩1064nm半导体泵浦板条激光器激光光束的准直系统。此系统由两个相互垂直的椭圆柱面透镜组成。30°和15°分别为半导体激光器的快慢轴初始发散角,经过激光准直系统后,板条激光器在快慢轴方向发散角分别为4.4mrad和3.6mrad,达到了设计要求。

摘要： 为了解决市场对小点精度光纤准直器的日益增长要求,通过运用高斯光学和几何光学理论,使用Zemax软件对C-lens准直器进行建模,给出了不同的因素对光纤准直器点精度的影响规律。从实际产品和生产工艺角度出发,在透镜焦距为1.91 mm的限定条件下,分析了元件角度、透镜球面偏心、C透镜长度、C透镜材质的改变对点精度的影响规律。模拟的结果表明:当元件的角度为0°时,点精度为0°;当透镜球面偏心为0 mm,且没有角度影响时,光纤准直器的点精度为0°;当C透镜的长度正好等于0.25P时,点精度达到最小值0°;当C透镜材质为Silica时,点精度达最小值为0.38°。将分析结果结合工业生产工艺指标进行了讨论,提出了实际应用改善的方向。通过案例分析,提出了点精度优化0.45°的方向,Zemax模拟平均值为0.95°,样品测试平均值为0.76°,结果表明Zemax对光纤准直器的点精度分析具有一定的指导意义。

摘要： 介绍双高斯成像镜头的原理,分析双高斯镜头的优化设计方法;依据具体的设计要求,采用光学设计软件Zemax设计一种像质优异、结构紧凑且温度性能良好的双高斯成像镜头,同时对镜头进行消热差设计,确保镜头在要求的工作温度范围内清晰成像;对镜头设计结果进行公差分析。分析结果显示,镜头加工公差要求宽松;最终的实物样机成像清晰,与设计结果非常一致。

摘要： 设计了一种相位板,用来拓展初始光学结构的景深。对于波前编码光学成像系统的设计提出了几个需要考虑的事项及设计需求,并根据这些事项结合选定的基本参数,利用Zemax设计了一个光学系统的初始结构并优化。该初始结构是一个物距为4 m、F数为3、有效焦距为50 mm的像质良好的成像物镜。添加选择的三次相位板,其面型为扩展多项式。通过设置复杂的评价函数,将相位板的三次项系数作为变量,然后将相位板优化,得到其参数。最后通过传统光学系统和添加相位板的光学系统的各种数值对比,分析得出该设计的景深能够实现从4 m拓展到2.5 m至8 m。

摘要： 在高压电线运输电力过程中容易发生电晕放电现象,存在安全隐患,因此,进行电晕放电的检测十分必要。利用日盲紫外镜头进行电晕检测是检测手段之一。基于Zemax多重组态功能设计了一款大孔径宽光谱变焦镜头,目的是配合变焦范围为90 mm~165 mm变焦距紫外镜头应用,可在电晕放电信号检测时,全天候、快速准确找出损坏线路的位置。该镜头采用4组元、近对称结构型式,F数为1.4,可变焦范围在30 mm~55 mm,工作光谱波段为400 nm~850 nm,空间频率100 lp/mm处全视场MTF≥0.4,最大畸变≤±3%,均采用标准球面设计,系统总长为110 mm,适用于0.847 cm(1/3英寸)CCD,能较好地矫正各类像差,满足各零件基本加工工艺要求。

摘要： 根据NO与臭氧的化学发光反应机理,提出了一种基于化学发光反应检测原理的用于NO气体快速检测的新型圆柱全反射S型光腔结构。该结构以圆柱内壁全反射S型结构为光腔模型,采用圆柱体光源作为光散射元件,将化学发光光线最大效率地汇聚到探测器的感光面,增强了NO浓度测量信号,提高了检测精度。采用光学软件ZEMAX对所提模型进行光路仿真,通过对比分析表明,S型光腔采集光路对化学发光的采集效率为36.6%。通过实验验证,结果表明,在一定浓度范围内NO气体浓度与化学反应发光强度线性相关度为0.999 2,在量程0‰~2.5‰的范围内,检出限为0.001‰。所提模型结构简单,满足国家标准,为尾气在线检测提供了一种实用的设计方案。

摘要： 提出采用三角楔柱透镜改善线激光均匀性的新方法,并在ZEMAX开发环境下建立了整形光路系统的理论模型.利用所建立的模型,分析了整形柱透镜在不同半径、斜面夹角、透镜介质折射率等参数下的光束的均匀性。研究表明在远场条件下,通过改变整形柱透镜的参数,能够得到能量分布均匀的线激光.

摘要： 提出采用三角楔柱透镜改善线激光均匀性的新方法,并在ZEMAX开发环境下建立了整形光路系统的理论模型.利用所建立的模型,分析了整形柱透镜在不同半径、斜面夹角、透镜介质折射率等参数下的光束的均匀性。研究表明在远场条件下,通过改变整形柱透镜的参数,能够得到能量分布均匀的线激光.

摘要： 提出采用三角楔柱透镜改善线激光均匀性的新方法,并在ZEMAX开发环境下建立了整形光路系统的理论模型.利用所建立的模型,分析了整形柱透镜在不同半径、斜面夹角、透镜介质折射率等参数下的光束的均匀性。研究表明在远场条件下,通过改变整形柱透镜的参数,能够得到能量分布均匀的线激光.

摘要： 提出采用三角楔柱透镜改善线激光均匀性的新方法,并在ZEMAX开发环境下建立了整形光路系统的理论模型.利用所建立的模型,分析了整形柱透镜在不同半径、斜面夹角、透镜介质折射率等参数下的光束的均匀性。研究表明在远场条件下,通过改变整形柱透镜的参数,能够得到能量分布均匀的线激光.

摘要： 提出采用三角楔柱透镜改善线激光均匀性的新方法,并在ZEMAX开发环境下建立了整形光路系统的理论模型.利用所建立的模型,分析了整形柱透镜在不同半径、斜面夹角、透镜介质折射率等参数下的光束的均匀性。研究表明在远场条件下,通过改变整形柱透镜的参数,能够得到能量分布均匀的线激光.

摘要： 提出采用三角楔柱透镜改善线激光均匀性的新方法,并在ZEMAX开发环境下建立了整形光路系统的理论模型.利用所建立的模型,分析了整形柱透镜在不同半径、斜面夹角、透镜介质折射率等参数下的光束的均匀性。研究表明在远场条件下,通过改变整形柱透镜的参数,能够得到能量分布均匀的线激光.

摘要： 提出采用三角楔柱透镜改善线激光均匀性的新方法,并在ZEMAX开发环境下建立了整形光路系统的理论模型.利用所建立的模型,分析了整形柱透镜在不同半径、斜面夹角、透镜介质折射率等参数下的光束的均匀性。研究表明在远场条件下,通过改变整形柱透镜的参数,能够得到能量分布均匀的线激光.

摘要： 对8只正常的实际人眼构建了个性化眼模型，在光学设计软件Zemax中模拟离焦、像散和高级像差的矫正.在利用测量的波像差进行视觉矫正时，要充分考虑到测量光与自然光下的离焦值有较大差别，需对其进行修正；而测量光与自然光下的像散和高级像差的差别很小，可以直接用来进行视觉矫正.个性化视觉矫正在很大程度上提高了人眼在单色光下的视功能，然而人眼在自然光下远远达不到单色光下的视觉效果.个性化眼模型为研究人眼波像差的修正，以及人眼在自然光下的视觉特点提供了一个有效的工具。

摘要： 对8只正常的实际人眼构建了个性化眼模型，在光学设计软件Zemax中模拟离焦、像散和高级像差的矫正.在利用测量的波像差进行视觉矫正时，要充分考虑到测量光与自然光下的离焦值有较大差别，需对其进行修正；而测量光与自然光下的像散和高级像差的差别很小，可以直接用来进行视觉矫正.个性化视觉矫正在很大程度上提高了人眼在单色光下的视功能，然而人眼在自然光下远远达不到单色光下的视觉效果.个性化眼模型为研究人眼波像差的修正，以及人眼在自然光下的视觉特点提供了一个有效的工具。

摘要： 对8只正常的实际人眼构建了个性化眼模型，在光学设计软件Zemax中模拟离焦、像散和高级像差的矫正.在利用测量的波像差进行视觉矫正时，要充分考虑到测量光与自然光下的离焦值有较大差别，需对其进行修正；而测量光与自然光下的像散和高级像差的差别很小，可以直接用来进行视觉矫正.个性化视觉矫正在很大程度上提高了人眼在单色光下的视功能，然而人眼在自然光下远远达不到单色光下的视觉效果.个性化眼模型为研究人眼波像差的修正，以及人眼在自然光下的视觉特点提供了一个有效的工具。

摘要： 本发明公开了基于双波长法补偿空气折射率的激光追踪系统ZEMAX仿真方法，用于分析光学系统中各个光学元件的非理想对系统能量的影响，基于双波长法补偿空气折射率的激光追踪测量系统的光学系统原理，根据各个光学元件之间的结构，设置多重结构的参数，然后进行顺序调整，建立基于双波长法补偿空气折射率的激光追踪测量系统的模型。设定各光学元件的参数，分析干涉信号条纹对比度，实现光学系统最优化的参数设定，达到提高激光追踪测量系统测量精度的目的，对激光追踪测量光学系统设计和光学元件的选择具有指导意义。

摘要： 本发明公开了一种基于ZEMAX仿真的激光追踪测量光学系统能量分析方法，用于分析光学系统中各个光学元件对激光追踪测量系统所得能量的影响，在ZEMAX中分别对整个系统中所需要的每个光学元件进行仿真模型的建立，根据激光追踪测量的光学系统原理，进行顺序调整，多重结构参数的设置，以及各个光学元件之间的结构设计，建立激光追踪测量光学系统的仿真模型，得到能量结果。根据光学元件不同的应用条件和环境，分别进行相应的参数的设定，得到光学元件参数对光学系统能量的影响。利用仿真结果对光学系统进行系统优化和可靠性评估。

摘要： 本发明公开了一种基于ZEMAX仿真的外差式光栅干涉仪读头系统信号分析方法，用于分析光学系统中经过光学元件后探测器接收到的测量信号，在ZEMAX中需对各个光学元件建立仿真模型，根据光栅干涉仪位移测量的原理，在ZEMAX非序列模式下进行光栅干涉仪读头结构设计、光学元件选择，搭建光栅干涉仪测量系统仿真模型进行信号分析。根据光路的需求以及不同光学元件的特性，分别设置相应参数，得到光学元件参数对光学系统能量的影响。利用仿真结果对光学系统进行系统优化。

摘要： 本发明公开了一种基于ZEMAX的任意形状光栅仿真系统，包括动态链接库(DLL)接口、计算模块、加速方法、数据库模块、查找模块以及插值模块，所述动态链接库接口用于将算法嵌入光学仿真软件ZEMAX，使ZMEAX能够调用自定义的光栅模型；所述理论模型采用三维严格耦合波分析(RCWA)，用于计算给定参数下任意形状光栅的衍射特性；所述加速方法采用GPU加速原理，运用GPU强大的并行运算能力实现RCWA的快速运算，达到初步加速优化算法的目的；所述数据库模块由多个记录组成，每个记录由衍射参数集标记，记录了给定参数下的衍射特性；所述查找模块采用散列表方法，用于快速查找给定参数对应的记录，实现仿真算法的进一步加速；所述插值模块用于计算非记录参数的衍射特性。该模型能够快速计算给定参数下光栅的衍射特性，并能够应用于ZEMAX实现光线追迹成像仿真。

摘要： 本发明公开了基于双波长法补偿空气折射率的激光追踪系统ZEMAX仿真方法，用于分析光学系统中各个光学元件的非理想对系统能量的影响，基于双波长法补偿空气折射率的激光追踪测量系统的光学系统原理，根据各个光学元件之间的结构，设置多重结构的参数，然后进行顺序调整，建立基于双波长法补偿空气折射率的激光追踪测量系统的模型。设定各光学元件的参数，分析干涉信号条纹对比度，实现光学系统最优化的参数设定，达到提高激光追踪测量系统测量精度的目的，对激光追踪测量光学系统设计和光学元件的选择具有指导意义。

摘要： 本发明公开了一种基于ZEMAX仿真的激光追踪测量光学系统能量分析方法，用于分析光学系统中各个光学元件对激光追踪测量系统所得能量的影响，在ZEMAX中分别对整个系统中所需要的每个光学元件进行仿真模型的建立，根据激光追踪测量的光学系统原理，进行顺序调整，多重结构参数的设置，以及各个光学元件之间的结构设计，建立激光追踪测量光学系统的仿真模型，得到能量结果。根据光学元件不同的应用条件和环境，分别进行相应的参数的设定，得到光学元件参数对光学系统能量的影响。利用仿真结果对光学系统进行系统优化和可靠性评估。