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Zemax光学系统建模、优化与装调

📚 共计 30 章节

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光学基础回顾

几何光学三大定律（反射、折射、费马原理）、近轴光学与高斯成像公式、像差概念入门（球差、彗差、像散）。

几何光学像差

光学设计软件入门

主流软件对比（Zemax、Code V、LightTools）、软件界面与核心功能模块、文件管理与项目结构。

序列与非序列模式

序列模式下的光线追迹逻辑、非序列模式的蒙特卡洛方法、两种模式的选择策略与实战场景。

光线追迹蒙特卡洛

透镜建模实战

单透镜的创建与参数设置、双胶合透镜的优化、非球面透镜的引入与设计。

透镜非球面

评价函数与优化

默认评价函数（RMS、波前、MTF）、自定义评价函数的编写、局部优化与全局优化策略。

像质评价指标

点列图（Spot Diagram）、调制传递函数（MTF）、波前图与泽尼克系数、能量包围圆。

像质泽尼克

公差分析入门

公差类型（曲率、厚度、偏心、倾斜）、灵敏度分析、蒙特卡洛公差模拟与良率预测。

热效应与无热化设计

温度对光学材料折射率的影响、热膨胀系数与结构变形、无热化设计方法与案例。

无热化热效应

照明光学设计

光源建模（朗伯体、高斯光束）、导光管与匀光棒设计、自由曲面透镜用于配光。

照明自由曲面

杂散光分析

杂散光路径追迹、鬼像分析、遮光罩与挡光环设计、表面散射模型（ABg模型）。

杂散光鬼像

偏振光学与薄膜设计

偏振态表示（琼斯矢量、斯托克斯参数）、薄膜干涉原理、增透膜与高反膜设计。

激光光学系统

高斯光束的传播与变换、q参数与ABCD矩阵、激光扩束与聚焦系统设计。

激光高斯光束

光纤耦合光学

光纤数值孔径与模场直径、单模与多模光纤耦合效率计算、光纤准直器设计。

衍射光学元件

衍射光栅原理、二元光学元件（DOE）设计、衍射效率分析。

计算光学与成像

波前编码、计算成像系统架构、深度学习在光学设计中的应用简介。

计算成像深度学习

光谱仪设计

色散元件（棱镜、光栅）选择、Czerny-Turner光谱仪结构、分辨率与光通量平衡。

光谱仪色散

投影光学系统

DMD与LCD投影光路、远心光路设计、投影镜头畸变控制。

车载光学系统

车载摄像头视场角与焦距选择、HUD（抬头显示）光学设计、激光雷达收发光学。

手机镜头设计

小型化镜头挑战、多片塑料非球面镜片设计、镜头模组公差敏感度控制。

手机镜头非球面

显微镜物镜设计

无限远校正系统、高数值孔径物镜设计、平场复消色差物镜。

显微镜物镜

望远镜系统设计

开普勒与伽利略结构、视场光阑与出瞳匹配、折反射望远镜设计。

望远镜折反射

红外光学系统

红外材料（锗、硅、硒化锌）特性、冷光阑效率与冷反射抑制、无热化红外镜头设计。

红外冷反射

紫外光学系统

紫外材料（熔石英、氟化钙）特性、紫外镜头设计要点、抗紫外辐射涂层。

紫外熔石英

自适应光学

波前传感器（Shack-Hartmann）、变形镜与空间光调制器、闭环校正算法。

自适应波前

光学测量与测试

干涉仪原理（迈克尔逊、泰曼-格林）、MTF测试设备、偏心仪与中心仪使用。

干涉仪MTF测试

光学加工与工艺

冷加工流程（铣磨、精磨、抛光）、镀膜工艺（蒸发镀、溅射镀）、非球面加工技术。

光学系统装调

光轴对准方法、定心与调焦、干涉仪辅助装调。

Zemax编程与宏

ZPL（Zemax编程语言）基础、DDE与API接口、自动化优化与批量处理。

Python光学计算

光线追迹基础算法、Python与Zemax交互（PyZDDE）、光学仿真数据可视化。

综合实战项目

从需求分析到设计交付、设计评审要点、设计报告撰写与归档规范。