OpticStudio的案例
從Zemax OpticStudio導入光學系統
VirtualLab Fusion可以從Zemax OpticStudio?導入光學系統，包括完整3D位置信息和鏡片玻璃。導入后，光學系統的結構數據將顯示為單獨的表面或可以組合成VirtualLab Fusion中的組件。VirtualLab Fusion可以對導入的光學系統進行光線追跡仿真，更重要的是可以進行場追跡以進一步分析系統。
Zemax導入的預處理
? 用戶PC中需要安裝Zemax OpticStudio?（最低版本15.5 SP2）。
? 需要Zemax OpticStudio?的有效許可證（需要插入加密狗）。
? 在VirtualLab Fusion的全局選項對話框中，請將Zemax OpticStudio?用戶數據的路徑設置為Zemax的“Glasscat”文件夾所在的地址。
導入Zemax OpticStudio?系統
在VirtualLab Fusion中，可以通過以下步驟導入Zemax OpticStudio?文件：
? 文件→導入→導入Zemax OpticStudio?系統
? 然后打開Zemax系統示例文件，其擴展名為“.ZMX”，包含了結構數據。
? 或者，您可以將Zemax文件拖放VirtualLab中導入。
導入Zemax OpticStudio?系統
? Zemax OpticStudio?數據中的每個界面都對應于VirtualLab Fusion中的單個界面組件。
? 如果要導入的系統包含多個界面，則在導入期間會出現一個彈出窗口，詢問是否應將界面組合為光學界面序列（OIS）組件。
展開 Ansys Zemax | 探索 OpticStudio中的序列模式
您可以使用庫克三片鏡系統來測試OpticStudio中的圖像分析功能。點擊文件菜單欄中打開按鈕下方的下拉箭頭，OpticStudio會顯示最近打開過的文件。在下拉列表中，選擇之前打開過的庫克三片鏡文件。幾何圖像分析 (Geometric Image Analysis) 功能位于分析 (Analyze) 菜單欄中擴展圖像分析 (Extended Scene Analysis) 中。打開后您將看到字母“F”的圖案（默認的擴展圖像）會以點列圖的形式展現在窗口里。
如想使用網格圖案代替字母“F”，您可以選擇幾何圖像分析窗口的設置菜單，選擇其中文件 (File) 菜單里的GRID.IMA文件。有關使用IMA格式文件生成擴展圖像的詳細信息可以在幫助系統中搜索查看。您可以在設置菜單中把顯示 (Show) 選項修改成偽彩色 (False Color)。這會模擬使用有限像素數量的探測器對擴展圖像所成的像。點擊確認，重新生成分析結果。
OpticStudio還支持幾何位圖圖像分析 (Geometric Bitmap Image Analysis) 功能，它和幾何圖像分析類似，但可以擴展使用BMP、JPG或者PNG格式的圖片文件作為物面圖像。OpticStudio會追跡紅、綠、藍三種波長的光線到像面或者其他指定表面上的探測像素上，從而生成RGB三色圖像。OpticStudio也可以追跡光譜中其它三種波長的光線。這一功能可以用來分析實際圖像或者使用所支持的格式保存的自定義圖像。通常情況下為了保證圖像的采樣率足夠，OpticStudio需要追跡數量非常多的光線。
展開 ZEMAX OpticStudio 如何使用模型玻璃
需著重注意的是，模型玻璃為近似方法，您在使用 OpticStudio 中的模型玻璃功能之前應注意一些細微之處，包括：
OpticStudio 使用什么定義來近似模型玻璃
這些近似方法的準確性究竟如何
何時使用和不使用模型玻璃方法
模型玻璃背后的數學原理
OpticStudio 通過使用 d 光的折射率 Nd（0.5875618 μm）、阿貝數 (Vd) 以及描述部分色散與已知“標準線”的偏差項 (ΔPg,F) ，將玻璃的色散理想化，從而計算模型玻璃的折射率。
最后一項 ΔPg,F 對于 OpticStudio 中的模型玻璃的設定非常重要。一般來說，在優質光學系統中，只有折射率和阿貝數是不充分的，因此添加相對部分色散項可以更準確的描述其屬性。
波長 x 和 y 的一般相對部分色散 Px,y 用以下方程式來描述：
對于 OpticStudio 中的所有玻璃，包括模型玻璃，OpticStudio 使用參考波長 g（汞藍線 0.4358343μm）和 F（氫藍線 0.4861327μm）來設定相對部分色散。因此，相對部分色散為：
在繪制 Px,y - Vd 圖形時，大部分玻璃（通常稱為“標準玻璃”）都遵循線性關系。正是這條線被稱為“標準線”，它在計算 OpticStudio 中的模型玻璃的部分色散偏差時至關重要。下圖（由 Schott 提供，請參閱參考文獻 [1]）是 Schott 透鏡玻璃分類中所有玻璃的 Pg,F - 阿貝數圖，其中添加了標準線。
標準線的位置根據 K7 和 F2 玻璃類型的值確定。
展開 Ansys Zemax | 如何在 Apple Mac 電腦上運行 OpticStudio 或其他 Zemax 應用程序
https://www.virtualbox.org/manual/ch04.html#guestadd-video https://docs.vmware.com/en/VMware-Fusion/12/com.vmware.fusion.using.doc/GUID-C0E9FDAC-BC40-4A6B-8940-013597CA5E5B.html
選項 2 - 在OpticStudio的設置…配置選項…繪圖中同時禁用Use DirectX 11選項。 更改此設置后重新啟動OpticStudio。
選項 3 - 如果這是在VMware或Virtualbox中并且以上沒有幫助，請確保您安裝了Windows 8.1、10 或 11。Windows 7 沒有為Opticstudio提供足夠的圖形支持。請參閱下面的解決方法。
如果上述方法均無效，則打開OpticStudio中的設置…配置選項…繪圖(Setup...Project Preferences...Graphics) ，勾選啟用經典繪圖 (Enable Classic Mode) 將禁用新型繪圖 (Disable Modern Graphics) 設置為所有繪圖 (All Plots)。
注意：這將使OpticStudio的實體模型功能失效，因為該功能需要啟用新型繪圖。
提示與技巧
雖然我們不提供Boot Camp、Parallels Desktop、VMware Fusion的技術支持，但我們愿意提供有用的信息，以解決您在上以上方法安裝OpticStudio過程中發現的任何問題。
在使用黑色USB密鑰時遇到問題
這部分適用于黑色USB授權用戶，如果您使用的是綠色或紅色USB授權，則無需查看。
展開 
ZEMAX OpticStudio 如何使用模型玻璃
本文未涉及此優化方法的詳細信息，但是您可以參閱 OpticStudio 幫助系統了解更多內容，請轉到“‘The Optimize Tab (sequential ui mode)...Optimization Overview...Sequential Optimization...Optimizing Using Model Glasses”。
需著重注意的是，模型玻璃為近似方法，您在使用 OpticStudio 中的模型玻璃功能之前應注意一些細微之處，包括：
? OpticStudio 使用什么定義來近似模型玻璃
? 這些近似方法的準確性究竟如何
? 何時使用和不使用模型玻璃方法
模型玻璃背后的數學原理
OpticStudio 通過使用 d 光的折射率 Nd（0.5875618 μm）、阿貝數 (Vd) 以及描述部分色散與已知“標準線”的偏差項 (ΔPg,F) ，將玻璃的色散理想化，從而計算模型玻璃的折射率。
最后一項 ΔPg,F 對于 OpticStudio 中的模型玻璃的設定非常重要。一般來說，在優質光學系統中，只有折射率和阿貝數是不充分的，因此添加相對部分色散項可以更準確的描述其屬性。
波長 x 和 y 的一般相對部分色散 Px,y 用以下方程式來描述：
對于 OpticStudio 中的所有玻璃，包括模型玻璃，OpticStudio 使用參考波長 g（汞藍線 0.4358343μm）和 F（氫藍線 0.4861327μm）來設定相對部分色散。因此，相對部分色散為：
在繪制 Px,y - Vd 圖形時，大部分玻璃（通常稱為“標準玻璃”）都遵循線性關系。正是這條線被稱為“標準線”，它在計算 OpticStudio 中的模型玻璃的部分色散偏差時至關重要。
展開 從Zemax OpticStudio導入光學系統
VirtualLab Fusion可以從Zemax OpticStudio?導入光學系統，包括完整3D位置信息和鏡片玻璃。導入后，光學系統的結構數據將顯示為單獨的表面或可以組合成VirtualLab Fusion中的組件。VirtualLab Fusion可以對導入的光學系統進行光線追跡仿真，更重要的是可以進行場追跡以進一步分析系統。
Zemax導入的預處理
? 用戶PC中需要安裝Zemax OpticStudio?（最低版本15.5 SP2）。
? 需要Zemax OpticStudio?的有效許可證（需要插入加密狗）。
? 在VirtualLab Fusion的全局選項對話框中，請將Zemax OpticStudio?用戶數據的路徑設置為Zemax的“Glasscat”文件夾所在的地址。
導入Zemax OpticStudio?系統
在VirtualLab Fusion中，可以通過以下步驟導入Zemax OpticStudio?文件：
? 文件→導入→導入Zemax OpticStudio?系統
? 然后打開Zemax系統示例文件，其擴展名為“.ZMX”，包含了結構數據。
? 或者，您可以將Zemax文件拖放VirtualLab中導入。
導入Zemax OpticStudio?系統
? Zemax OpticStudio?數據中的每個界面都對應于VirtualLab Fusion中的單個界面組件。
? 如果要導入的系統包含多個界面，則在導入期間會出現一個彈出窗口，詢問是否應將界面組合為光學界面序列（OIS）組件。
展開 ZEMAX | 如何共享 OpticStudio 文件
二進制 ZOS 文件與早期版本的 OpticStudio 不兼容。要解決此問題，您可以：
下載并安裝 OpticStudio 21.3 之后的 OpticStudio 版本。
如果您無法安裝較新的版本，請讓最初共享該文件的人將其保存為ZMX格式。
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探究 Zemax OpticStudio偏振分析功能
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VirtualLab Fusion可以從Zemax OpticStudio?導入光學系統，包括完整3D位置信息和鏡片玻璃。導入后，光學系統的結構數據將顯示為單獨的表面或可以組合成VirtualLab Fusion中的組件。VirtualLab Fusion可以對導入的光學系統進行光線追跡仿真，更重要的是可以進行場追跡以進一步分析系統。
Zemax導入的預處理
? 用戶PC中需要安裝Zemax OpticStudio?（最低版本15.5 SP2）。
? 需要Zemax OpticStudio?的有效許可證（需要插入加密狗）。
? 在VirtualLab Fusion的全局選項對話框中，請將Zemax OpticStudio?用戶數據的路徑設置為Zemax的“Glasscat”文件夾所在的地址。
導入Zemax OpticStudio?系統
在VirtualLab Fusion中，可以通過以下步驟導入Zemax OpticStudio?文件：
? 文件→導入→導入Zemax OpticStudio?系統
? 然后打開Zemax系統示例文件，其擴展名為“.ZMX”，包含了結構數據。
? 或者，您可以將Zemax文件拖放VirtualLab中導入。
導入Zemax OpticStudio?系統
? Zemax OpticStudio?數據中的每個界面都對應于VirtualLab Fusion中的單個界面組件。
? 如果要導入的系統包含多個界面，則在導入期間會出現一個彈出窗口，詢問是否應將界面組合為光學界面序列（OIS）組件。
展開 Ansys Zemax | 探究 OpticStudio 偏振分析功能
雙折射輸入/輸出
在OpticStudio中模擬雙折射材料的方法于瓊斯矩陣和表面鍍膜不同。如果想要在序列模式下定義雙折射元件，您必須在透鏡數據編輯器中定義兩個表面，即雙折射輸入表面和雙折射輸出表面。在這兩個表面定義的邊界之內，OpticStudio會使用兩種材料，一種以雙折射材料的尋常折射率來定義，另一種以非尋常折射率定義。
OpticStudio會使用雙折射輸入面型中定義的材料折射率來定義尋常折射率。隨后OpticStudio會在材料名后添加“-E”并在當前加載的材料庫中尋找該材料，其折射率會用于定義非尋常折射率。
相比瓊斯矩陣，該種方法允許用戶計算菲涅爾系數和材料吸收以得到更加精確的透過率結果。用戶可以選擇單獨追跡尋常光和非尋常光或只追跡其中一種并考慮另一種對相位的影響。該計算類型是通過雙折射輸入/輸出中的模式 (Mode Flag) 參數來控制。
使用雙折射輸入/輸出表面模擬雙折射現象的唯一限制是它不考慮光線分裂。如果您需要考慮光線分裂，請將系統轉換到非序列模式中。
偏振相關表面的應用
在本節中我們會用實例介紹如何在OpticStudio中定義雙折射延遲器和光隔離器。
光學延遲器
光學延遲器（也稱作波片）可以改變輸入光的偏振態。本節中展示了如何構建一個λ/4相位變化的零級延遲器（也稱作四分之一波片），該器件可以將輸入的線偏光轉變為圓偏光。該系統中使用了雙折射晶體Quartz和氦氖激光（632.8nm）。
通常情況下，波片引入的延遲可由下式表示：
其中△n表示尋常光和非尋常光的折射率之差，λ表示光的波長，d表示晶體的長度，表示弧度表示的相位延遲，k表示波片的級數。根據該定義式，相對相位變化由于光的2π周期特性不受級數的影響。
展開 Ansys Zemax | 在 OpticStudio 中將干涉儀數據附加到光學表面 – 第一部分
有關 OpticStudio Grid Sag DAT 文件格式及其編程創建的更多詳細信息，請聯系工作人員了解詳情。
在文件轉換階段，必須注意文件命名法，以防止出現 OpticStudio YYY.DAT 文件覆蓋原始內部 Zygo XXX.DAT文件。
光學表面上的干涉圖數據方向
為了了解在 OpticStudio 中將干涉圖數據文件附加到光學表面之前所需的調整，讓我們回顧一下測量數據與 OpticStudio 約定之間的方向和映射。在本節中，我們將討論如何根據鏡頭的形狀（即凸面或凹面）和表面方向來準備測量數據。
凸面
首先，讓我們回顧一下凸面光學元件的數據方向。下圖解釋了凸面和生成的干涉圖文件之間的映射關系。被測表面上的基準點在干涉圖中具有相同的方向。
基于此，在將測得的干涉圖數據附加到 OpticStudio 中的表面之前，需要進行以下調整步驟作為準備，具體取決于表面是反射的還是折射的，以及它是折射元件的前（左）還是后（右）表面。
反射面：附加 OpticStudio 生成的 YYY.DAT 文件直接到曲面。
折射元件的前（左）表面：附加 OpticStudio 生成的 YYY.DAT 文件直接到曲面。
折射元件的后（右）表面：在安裝 YYY.DAT 文件到曲面之前，需要調整其方向。由于在 OpticStudio 中，鏡頭正面和背面的 Z 軸方向相同，這意味著局部誤差會改變符號，因此測得的干涉圖數據必須反轉。此外，由于 OpticStudio 中鏡頭正面和背面的 X 軸方向相同，這意味著局部誤差需要左右翻轉，因此數據也需要繞 X 軸翻轉。
有幾種方法可以對鏡頭的背面進行調整。
展開 
Ansys Zemax | 在OpticStudio中模擬高階激光光束
這些模式可以在OpticStudio中使用安裝OpticStudio時提供的“Laguerre beam”DLL建模:
該模型的輸入是波束在徑向(n)和方位角(l)方向的階數、波束腰(wo)和模態旋轉角(phi0)。注意，指定phi0 = 0相當于對奇Laguerre-Gaussian模(LGM)建模，而指定phi0 = 90則相當于對偶LGM建模.2
“Laguerre beam”DLL的源代碼可以在OpticStudio安裝文件夾中找到，默認情況下是{Zemax}\DLL\PhysicalOptics。這個文件夾的位置在File tab...Project Preferences...Folders:
Ince-Gaussian模式
對于具有橢圓對稱增益孔徑的激光諧振腔設計，給出了Ince-Gaussian模式下傍軸波方程的合適解。這些模態的電場分布可以用Ince多項式表示。這些多項式在Miguel A. Bandres和Julio C. Gutiérrez-Vega (JOSA, Vol. 21, No. 5, 2004年5月，p. 873)的論文“傍軸波動方程和穩定諧振器的inces - gaussian模式”中進行了簡要描述。F.M. Arscott (Pergamon Publishing, Oxford, UK, 1964)的《周期微分方程》一書對這些多項式作了更完整的描述.3
Ince-Gaussian模式可以在OpticStudio中使用“Ince-Gaussian”DLL建模:
這個DLL包含在OpticStudio安裝中，可以在{Zemax}\DLL\PhysicalOptics文件夾中找到，如前一節所述。
展開 ZEMAX | 如何將仿真波導模式數據導入 OpticStudio
OpticStudio 支持從 Optiwave 旗下 OptiBPM 以及 OptiFiber 的代碼中獲取模場數據。更加精確的數據可使 OpticStudio物理光學功能大大提高光纖及波導耦合器的設計精度。本文給出了幾個示例。( OptiWave 的 Steve Dods 提供了本文中使用的 SMF-28 光纖模擬數據。聯系我們下載附件。）
簡介
OpticStudio 能夠導入 OptiWave 公司旗下 OptiBPM 和 OptiFiber 中代碼計算的模場。
這些代碼是專門集成的光學代碼，能夠為集成在基底上的光纖或波導（包括溝道波導、肋形波導或脊形波導等）生成場分布。由這些特殊代碼計算的場能通過 OpticStudio 模擬在光學系統中傳播后的變化。OptiBPM 和 OptiFiber 都可以讀取 OpticStudio 生成的 ZBF 文件，這樣一來物理光學傳播功能在光學系統中傳播后生成的數據就可以做為任意一個波導模型的輸入導入軟件。
在本文中，我們將比較 SMF-28 光纖的 OptiBPM 模擬結果與制造商給出數據。
導入 OptiBPM 的場分布數據
OptiBPM和 OptiFiber 共享 OptiWave 公司專有的文件格式 (*.f3d)。OpticStudio 可以通過以下方式讀取該數據：文件 (File) ...轉換文件格式 (Convert) ... 轉換 OptiWave F3d 數據為 ZBF 格式 (OptiWave F3d To OpticStudio ZBF)。
詳細信息在幫助文件中有具體描述，但請注意以下幾點：
ZBF 文件的 x 和 y 像素數量必須是 2 的冪級數而 .F3D 文件沒有此限制。
展開 ZEMAX | 如何共享 OpticStudio 文件
二進制 ZOS 文件與早期版本的 OpticStudio 不兼容。要解決此問題，您可以：
下載并安裝 OpticStudio 21.3 之后的 OpticStudio 版本。
如果您無法安裝較新的版本，請讓最初共享該文件的人將其保存為ZMX格式。
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Ansys Zemax | 探究 OpticStudio 偏振分析功能
在OpticStudio中，可以通過瓊斯矩陣曲面定義旋轉角度：
然而，這假設在z方向上沒有電場傳播。由于額外的離軸傳播距離，這也不會計算媒體本身對z分量或額外旋轉的影響。
