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琼斯矩阵 (Jones Matrix) 表面是一种非常简便的定义偏振元件的方法。这篇文章通过几个示例介绍了如何使用琼斯矩阵。

这篇文章介绍了什么是双折射现象、如何在OpticStudio中模拟双折射 (birefringence)、如何模拟双晶体的双折射偏振器以及如何计算偏振器的消光比。

这是很重要的一点：当我们把表面平滑度从 λ/5 减小到 λ/10 、λ/20、 λ/50时，RMS表面偏差减小了，但是表面“凹凸”频率增大了。也就是说当表面平滑度为λ/5，其表面不规则度的空间频率小，当表面平滑度为λ/50时，其表面不规则度的空间频率大。当然，OpticStudio 中也可以使用公差操作数TEXI指定PTV（Peak to Valley）公差，两种使用方法类似，但目前我们推荐使用TEZI指定RMS公差分析表面不规则度。，那么表面不规则度的频率就会降低，表面凹凸就不明显，反之，如果MAX。

物理光学传播 (Physical Optics Propagation, POP) 分析是OpticStudio序列模式中的一个强大的分析工具，它可以用来分析光束的传播和光纤耦合的效率。这篇文章旨在介绍这一分析工具的功能，并向您展示一些具体的应用示例。本文同时为您介绍了如何使用光束文件查看器 (Beam File Viewer) 这一重要功能。

OpticStudio中的Importance Sampling功能增强了散射效率。因其限制让杂散光永远只往目标物体射去，就可以让该物件上能量的信噪比提升。

这些数据可以是独立于Zemax OpticStudio计算的，也可以是由Zemax OpticStudio计算的但是没有具体的优化操作数表达的。在使用Zemax OpticStudio的过程中，我们有时会遇到内建的优化操作数不能满足我们要计算/返回的数值情况。两种方法，ZPLM和宏结合更为简单，与Zemax OpticStudio集成的更好，需要更少的编程技巧。点击F3撤销优化，将ZPLM操作数权重设置为0，WFNO目标值设置为5，权重设置为1，再次优化。更新该MFE，执行宏并返回计算得到的数值。

离轴抛物面反射镜是光学工业中一种重要的设计类型。本文演示了如何根据制造商给出的规格设计一个离轴抛物面反射镜，并演示如何使用主光线求解将像面中心与主光线路径对齐。简介离轴抛物面反射镜的优点是光束通过反射到达像面途中将不会受到遮挡。使用 OpticStudio 可以很简单地建模一个表面的任何离轴部分，不管其是否为抛物面。本教程将向您展示如何建模一个离轴抛物面反射镜。这里所示的概念适用于任何偏心表面，并不局限于离轴抛物面反射镜。离轴抛物面镜设计参数我们将制作一个商用的离轴抛物面反射镜。

坐标间断可以以任何一点为中心倾斜和偏心光学表面或者光学元件组，而保持其他光学元件位置不变。通常，为了使镜头元件倾斜或者偏心，首先将坐标间断移动到我们期望的中心点，进行倾斜或者偏心，并从中心点返回。在镜头元件后，以同样的操作撤销元件后面光学元件的偏心或倾斜。该方法适用于任何倾斜或者偏心的组合。使用全局坐标来检查坐标中断是否设置准确。为了简化镜头数据编辑器，隐藏不经常使用的行。

Alvarez变焦是一个出色的光学系统，其中由自由曲面镜头的横向位移提供了光学变焦。这篇文章解释了Alvarez变焦镜头的主要原理，并提供了在Zemax OpticStudio中对Alvarez变焦镜头的计算和建模演示。人们可能知道传统变焦镜头的工作原理。在一个光学系统中有几组透镜元件，它们在主光轴上沿预定义的轨迹移动，从而提供了光学系统最终焦距(变焦系数)的变化。在 Alvarez变焦镜头的情况下，我们有一对所谓的Alvarez镜头，这些镜头元件相互之间的横向位移引起了光学系统焦距的变化。

光学全息图 (OFH) 是OpticStudio中最通用的全息图模型。这个模型需要使用两个ZMX文件作为构造光，一个ZMX文件表示全息图重现文件。本示例所需的三个文件可以在本文的附件中找到。

在Zemax OpticStudio中，默认的蒙特卡罗公差分析功能中，系统仅会计算一个标准，其结果常常是多波长、多视场的方均根结果。如果用户需求是单一视场、单一波长的话，可以利用内部设定轻易完成。但是如果有很多个波长或视场要分开看时，每一种条件都跑一次公差分析的话太过耗时。这时就会需要用公差脚本来辅助计算各种不同的标准。而产生出来的结果表格，要用Excel或是MATLAB等软件分析，或用ZPL来获取数据并绘图。本文章将会简述这个过程，并提供范例程序。

使用 OpticStudio 非序列模式模拟散射和膜层的能力，我们可以模拟一个部分反射（或部分透射）的表面，该表面会根据指定的分布散射入射光能量的一部分。假设我们需要模拟一个表面为部分反射（60%反射）的矩形体 (Rectangle Volume) 物体，并且其中80%的反射光会根据朗伯 (Lambertian) 分布发生散射。剩下的20%将发生镜面反射。通过使用三个非序列物体，本文的示例可以阐述了如何使用朗伯散射和理想膜层来产生所需的效果。我们无需从零开始建立模型，请打开附件中的示例文件。

在非序列光线追踪中，有许多功能在顺序模式下根本不可用。这主要是由于允许非序列射线与其路径中的任何对象相互作用，并且可以分裂成完全可追溯的子射线。在深入探讨演示非序列模式功能的具体示例之前，了解 OpticStudio 非序列模式下的光线追踪非常重要。非序列光线追踪OpticStudio中有2种不同的光线追踪模式：顺序和非顺序。顺序模式主要用于设计成像系统，而非序列模式主要用于照明系统设计和杂散光分析。主要区别在于，在非序列模式下，用户未严格按顺序指定光线路径。

在进行杂散光分析时，光学设计工程师可能会问以下问题:从各种光学或机械表面反射产生的鬼影影响有多大?反射超过四次的光线能传递多少能量?隔板在限制探测器杂散光方面有多有效?这些问题中的每一个，以及更多的其他问题，都可以在OpticStudio中使用过滤字符串来回答。在本文中，我们将演示如何使用分类器字符串来分析和描述具有特定光学特性的光线，方法是评估卡塞格林型望远镜在观测遥远恒星时污染探测器的月光量。

这篇文章将讲述如何在OpticStudio中建立DBEF。注意，我们不会在档案中建立实际DBEF表面的每一层结构，而是根据需要的输出结果（例如一道已知偏振态（polarization）、且穿过DBEF的光的强度比例）建立模型。透过DBEF在系统中的成效，我们可以确定这种架构是否是可行的。

关于数据文件的后缀名，若是在用在序列模式中，应为 “.DAT”，若是用在非序列模式，则应为 “.GRD”。但是，若设定所有的微分值为0，或是该数据留白不输入，OpticStudio会默认使用。第3, 4个数字，代表x与y方向的数据间隔，数据类型为浮点数。第1, 2个数字，代表x与y方向的数据数量，数据类型为整数。第6, 7个数字，代表整体数据点的偏心量，数据类型为浮点数。一栏中的参数，代表矢高 (sag) 数据的内插方式，0表示。第5个数字，代表数据的单位，0表示单位是mm。

本文专门介绍使用单点金刚石车床加工自由曲面的主要可制造性参数，解释了可制造性参数如何与仪器参数相关联，并展示了如何在 OpticStudio 中检查和控制这些可制造性参数。此外，还解释了如何处理其考察区域外的自由曲面的行为。例如，使用塑料自由曲面透镜（Alvarez透镜元件）等。

成像系统的性能与其分辨率有关，但分辨率的定义各不相同。在超分辨率显微镜中，傅里叶环相关[1]用于评估分辨率。在衍射极限显微镜中，分辨率是用瑞利或斯派罗准则估算的[2]。在实践中，这些系统的分辨率也可以用微粒测量，微粒选择明显小于预期分辨率，选定上述标准之一。这些微粒充当形成 PSF 的点发源，其尺寸给出了图像分辨率的估计值，同样，该尺寸根据其定义而变化。在本文中，我们使用 OpticStudio 中的 PSF 来更客观地评估衍射极限成像系统的分辨率。方法一：多重结构编辑器（相干成像）显微镜设计。

本文演示了如何在 Zemax OpticStudio 中对人体皮肤建模以进行生理测量，并说明了使用 ZOS-API 对基于 PPG 的心率传感器进行的时间相关模拟。

本文介绍了利用Zemax设计光束整形器的方法，将高斯光束转换为平顶光束。通过几何光线追迹优化透镜参数，使用ZPL宏程序自动生成评价函数，实现输入光强分布到特定输出分布的转换。文中展示了示例系统的优化过程和结果分析，证明该方法能有效获得均匀的辐照度分布。该技术适用于不同束腰的高斯输入和平顶输出光束的优化设计。

本文介绍了在OpticStudio中设置镜头卡口机械参考及热变化建模的方法。系统默认卡口与相邻镜片前后表面接触，但可通过虚拟表面调整接触点。示例展示了如何修改数据使卡口接触右镜片后表面，需确保虚拟表面与镜片材料的热膨胀系数一致（如N-BK7的TCE为7.1）。使用"热生成"工具可模拟不同温度下的系统变化，3D视图直观显示温度差异导致的形变。该方法为光学系统热分析提供了有效解决方案。

摘要：本文介绍了OpticStudio非序列优化向导的两种实用功能。首先详细讲解了如何通过向导快速创建常见性能目标的评价函数，包括光通量均匀性和效率等参数设置。其次重点说明了非序列BMP位图向导功能，该工具可将图像文件转换为精确的光通量和颜色分布目标，自动生成大量操作数。文章通过投影仪系统和彩色测试靶两个实例，演示了这些工具在优化复杂光学系统时的应用方法和优势，显著提高了非序列模式下的优化效率和准确性。

本文介绍了使用Zemax OpticStudio中的几何图像分析功能计算多模光纤耦合效率的方法。通过设置光纤参数（纤芯半径0.1mm、NA=0.2），利用IMAE操作数优化后耦合效率从2%提升至54%。文章还演示了考虑菲涅尔损耗（N-BK7材料）时效率降至47%的过程。该方法适用于支持大量模式的多模光纤（纤芯直径远大于波长），不适用于少模光纤情况。文中详细说明了参数设置、优化步骤及配置文件的保存方法，为光纤耦合分析提供了有效解决方案。

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本文介绍了如何优化AR系统中的全息光波导设计，在第一部分建模基础上继续改进。通过收紧规格参数（入瞳直径4mm、FOV±8度、波导厚度<6mm），并设置评价函数约束光线路径以确保物理可行性。具体步骤包括：添加虚拟参考面、调整全息图位置与构造参数、设置波导出口面变量，并通过向量运算等数学方法约束光线传播路径。最终设计解决了光线溢出等问题，但受限于像散，建议改用光学构造全息图进一步优化。文章提供了详细的操作数设置方法和评价函数文件供下载参考。

本文介绍了Zemax OpticStudio进行公差分析的实用技巧，重点包括：1）标准计算原理，说明系统如何通过扰动参数计算光斑半径、MTF等指标；2）标准种类分类，涵盖系统内建、评价函数和自定义脚本三种方式；3）衍射MTF平均值的具体计算方法；4）使用"SAVE"操作数记录灵敏度分析过程；5）利用蒙特卡罗存档功能检查公差扰动效果。文章通过Cooke40degreefield范例文件详细演示了操作步骤，帮助用户深入理解公差分析的关键技术细节和验证方法。

本文介绍了在OpticStudio光学设计软件中利用切比雪夫多项式表面设计离轴抛物面的方法。切比雪夫多项式具有正交性，使优化过程更直观，适用于非旋转对称系统。通过设定多项式系数并优化，成功实现了500mm焦距的离轴抛物面设计。此外，文章还概述了OpticStudio提供的20多种自由曲面类型，包括多项式、绕射和控制点三类，并介绍了利用镜头数据编辑器筛选合适曲面的方法。自由曲面设计能显著减小系统体积，在激光整形、天文望远镜等领域有重要应用价值。

摘要：本文详细介绍了在OpticStudio中建模和设计单色及消色差波片的方法。主要内容包括：1）双折射材料原理及其在波片中的应用；2）单色四分之一波片的建模过程，包括材料选择、厚度计算和偏振设置；3）消色差波片设计方法，通过组合不同双折射材料抵消色散；4）使用评价函数和通用图表工具优化波片性能。文中提供了具体实例和计算公式，演示了从原理到实现的全流程，为光学工程师设计波片提供了实用指导。（147字）

本文探讨了衍射光学元件（DOE）和超透镜（metalens）的设计方法，重点介绍了四种设计流程：1）相位面等效法；2）结合POP和FDTD的验证法；3）参数化Sag分布法；4）菲涅尔波带片POP模拟法。文章详细阐述了相位面的概念及其与微结构的关系，并提供了三个定制DLL（us_binary_mix12.dll、us_asp30_bin30.dll和us_binary2_metalens.dll）来增强设计功能。针对不同应用场景，文章比较了各种方法的优缺点，指出没有通用解决方案，设计者需根据具体需求选择合适策

本文介绍了如何在OpticStudio中利用全息图模拟增强现实(AR)系统中的平面波导结构。文章详细阐述了使用反射全息图作为光耦合器，将光线从显示引擎传输到佩戴者眼睛的设计方法。设计采用反向建模策略，将物理系统的出瞳设为软件中的入瞳，并通过构造光束参数设置全息图特性。文中提供了初始设计方案，包括波导厚度10mm、视场角10度等参数，并说明了使用主光线求解优化系统的方法。该技术可实现透明波导显示，同时保持现实世界的可见性。

摘要：文章介绍了OpticStudio软件中偏振态分析的进阶功能，重点阐述了在元件信息不完整时如何使用Jones矩阵简化模型。当缺乏真实镀膜数据时，Jones矩阵能有效模拟偏振效应，适用于准直光束入射的情况。文章详细说明了Jones矩阵的数学表达式及其在软件中的设置方法，并举例说明如何将其用作1/4玻板、半玻板和检偏镜。同时指出偏振分析功能的使用注意事项，包括入射光偏振态的设定方式，以及光束非垂直入射时可能产生的能量损耗问题。

本文介绍了智能手机镜头模组在跌落冲击下的显式动力学模拟与光学性能分析方法。通过Ansys LS-DYNA进行镜头系统的跌落过程模拟，提取冲击和冲击后状态的变形数据，并利用Ansys Zemax OpticStudio的STAR模块分析光学性能变化。结果显示，冲击状态下镜头变形达0.33mm，波前误差剧增，图像质量严重劣化；冲击后状态虽然有所改善，但变形仍导致明显光学像差。该方法可扩展应用于振动等其他机械冲击场景的分析，为手机镜头设计提供重要参考。

本文介绍了使用Ansys Zemax OpticStudio企业版的STAR技术对智能手机镜头进行自动化结构-热-光学(STOP)分析的方法。通过ZOS-API实现有限元分析数据的自动导入和拟合，建立用户扩展程序简化98个FEA数据集的分配流程，避免人工操作错误。研究展示了在不同温度条件(-40℃至85℃)下镜头性能的变化：热变形导致光斑半径增大8倍，MTF值显著下降，成像质量恶化。通过用户分析工具生成1D/2D图表评估性能指标，提出调整最后一个镜片与传感器间距至0.309mm可优化整体性能。该自动化流程有

介绍了在 Ansys Speos 环境中编辑光学元件以及在整合机械组件后分析系统。

本文是 4 篇系列文章的第一部分，该系列文章将讨论智能手机镜头模组设计的挑战，涵盖了从概念、设计到制造和结构变形的分析，并重点介绍OpticStudio中镜头模组的设计、分析和可制造性评估。

本文介绍了插入坐标断裂曲面以允许光学元件的偏心和倾斜的过程。第一部分介绍坐标断点曲面的作用，后续部分详细提供了其正确使用方法的教学指导。最后介绍了用于倾斜和偏心光学元件的简单内置工具。

本文旨在介绍如何在OpticStudio中模拟K-相关分布散射模型，并用实例分析将该模型与Harvey-Shack (ABg) 散射分布模型进行了比较。

本文详细介绍了如何在MATLAB和Python中使用Zemax OpticStudio应用程式界面（ZOS-API）处理光线数据库（RayDatabase, ZRD）档案，主要利用ZRDLoader.dll进行操作。文章提供了在MATLAB中批次处理序列光线追迹的示例，包括一般、归一化、偏振或非偏振光线追迹，并展示了如何在MATLAB和Python中使用ReadNextSegmentFull()方法处理非序列ZRD档案。

本期咱们将开展 Ansys Zemax 光学设计的高级课程，学员在课程中可以了解到 HUD 的流程化设计思路，同时可以掌握一些实用的 Ansys Zemax 技巧点，具体内容可以查看下方培训大纲。武汉宇熠不仅是我国光机电领域的优秀供应商，同时也是行业技术培训的领头者。2013年至今，武汉宇熠已完成了百余期线上线下培训和研讨会，培养了全国各地数千名学员。武汉宇熠具备完善的教学体系，良好的口碑， 我们团队的工程师们均具有扎实的理论素养，丰富的教学经验，可针对企业实际需求培养人才。

在某些情况下，需要对光学子系统进行表示，而无需详细掌握其处方参数。针对一阶光学计算，采用近轴透镜模型便已足够；然而，当涉及波前像差分析时，可借助 Zernike 相位系数构建光学系统所产生波前的精确数学模型。OpticStudio 具备完善的黑盒功能特性，从功能适配性角度而言，建议将其用于当前任务需求。不过，若无法提供 Zemax 黑匣子文件，可参考并执行以下操作流程。