实验一ZEMAX界面的初步认识
实验目的:引领初学者认识ZEMAX的界面以及各个菜单、模块的功能,使其可以建立简单的光学系统模型并进行简单的分析,为其以后的实验打下基础。
实验内容:
1、ZEMAX的功用:
ZEMAX软件可以模拟并建立如反射、折射、衍射、分光、镀膜等光学系统模型,可以分析光学系统的成像质量,如各种几何像差、点列图、光学传递函数(MTF)、干涉和镀膜分析等。
此外,ZEMAX还提供优化功能来帮助设计者改善其设计,而公差容限分析功能可帮助设计者分析其
设计在装配时所造成的光学特性误差。
2、ZEMAX提供的窗口类型:
主窗口:上方有标题框、菜单框、工具框。
编辑窗口:有六个不同的编辑选项,即镜头编辑、评价函数编辑、多重结构编辑、公差数据编辑以及附加数据编辑和非序列组件编辑。
图形窗口:用来显示图形数据,如系统图、光学扇形图、光学传递函数(MTF)曲线等。
文本窗口:用于显示文本数据,如指定数据、像差系数、计算数值等。
对话框:是一个弹出窗口,大小无法改变。用于改变选项和数据,如视场角、波长、孔径光阑以及面型等。实验二单透镜的设计
实验目的:通过单透镜模型的建立,使其掌握光学系统模型建立的方法,并进行简单的分析。
实验内容:
1、设计要求:
设计一个F/4的镜片,焦距为100mm,工作波段为可见光,光学材料用BK7玻璃。
2、波长的输入方法:
选择“系统(System)”菜单下的“波长(Wavelengths)”,或者直接在快捷菜单中选择“Wav”。屏幕中间会弹出一个“波长数据(Wavelength Data)”对话框。ZEMAX中有许多这样的对话框,用来输入数据和提供你选择。选择“Select”,系统默认F、d、C三个谱线的波长,单位为微米。此时主波长“Primary”默认为以及消色差光学系统的优化及像质评价方法。
实验内容:
1、设计要求:
入瞳直径为D=20mm,焦距为f’=100mm,视场角为2=6°,工作波段为可见光。
2、 双胶合物镜的初始结构数据:
3、 优化函数的编辑:4、 设计结果的像差曲线:
实验四望远物镜加棱镜的设计
实验目的:了解转向系统的作用,掌握加棱镜转向系统的方法,掌握其像质优化及评价的方法。
实验内容:
1、初始结构的建立:
2、特性参数的输入:
在Gen中,设Aperture Type为Entrance Pupil Diameter,Aperture Value为12.2。在Fie中,打开三个Y-Field,分别输入0、4.5、6.5。
在Wav中,按Select键,系统默认为可见光F、d、C波长。
3、光学系统图:
实验五目镜的设计
实验目的:使其掌握目镜光学系统模型的建立方法、优化方法,以及像质评价方法。
实验内容:
1、设计要求:入瞳直径6mm,焦距30mm,视场角2=44°,工作波段为可见光(F、d、C),采用对称式目镜。
2、初始结构的建立:
3、优化函数的编辑,并且写出优化的步骤;
4、写出优化后的结构数据。
实验六生物显微物镜设计
实验目的:使其掌握生物显微物镜光学系统模型的建立方法、优化方法,以及像质的评价方法。实验内容:
1、设计要求;
工作波段为可见光(F、d、C),视场2y=0.3mm,数值孔径NA=0.65,放大倍率,共轭距L=195mm。
2、生物显微物镜初始结构的建立
3、优化函数的编辑,并且写出优化的步骤;
4、写出优化后的结构数据。实验七双高斯照相物镜设计
实验目的:使其掌握双高斯照相物镜光学系统外形尺寸计算的方法、模型的建立方法、优化方法,以及像质的评价方法。
实验内容:
1、设计要求;
工作波段为可见光(F、d、C),相对孔径,接收器为(6.4mm×4.8mm),焦距f’=8mm。
2、视场角的求解:3、双高斯照相物镜初始结构的建立
4、优化函数的编辑,并且写出优化的步骤;
5、写出优化后的结构数据
实验八激光准直扩束系统
实验目的:使其掌握激光准直扩束系统的原理,以及设计方法方法。实验内容:
1、设计要求;
激光波长,入射光束口径,扩束倍数。
2、外形尺寸计算
取时,计算得
3、扩束系统初始结构的建立及优化
4、画出扩束系统设计结果光路图
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