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為了考慮厚度變化的影響，我們首先將光柵向量分成兩個(gè)分量，K∥和K⊥，其中K⊥為垂直表面法線，K∥與表面法線平行。如果厚度從t到t'發(fā)生變化，則可以透過修改K∥計(jì)算出新的光柵向量，如方程式（4）。圖 4. 當(dāng)全像材料收縮時(shí)，厚度從t 減少到 t'。我們現(xiàn)在已經(jīng)介紹了體積全像圖模型的基礎(chǔ)知識(shí)。

Alvarez變焦是一個(gè)了不起的光學(xué)系統(tǒng)，其中光學(xué)變焦是由自由曲面鏡頭的橫向位移提供的。這篇解釋了 Alvarez 變焦鏡頭的主要原理，並包括在 Zemax OpticStudio 中對(duì) Alvarez 變焦鏡頭計(jì)算和建模的演示。Luis Walter Alvarez（生於1911 年 6 月 13 日 – 卒於1988 年 9 月 1 日）是美國(guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家、發(fā)明家和教授。

在這篇Blog中，我們描述了 OpticStudio 中可用於表徵高階雷射光束的模型。定義後，此類光束可以在 OpticStudio 中使用物理光學(xué)傳播設(shè)計(jì)的任何光學(xué)系統(tǒng)中傳播。從具有矩形、圓形和橢圓形增益孔徑的雷射共振腔產(chǎn)生的光束可以使用 Hermite-Gaussian、Laguerre-Gaussian Ince-Gaussian 光束的可用模型進(jìn)行表徵。

光學(xué)相干斷層掃描（OCT）是一種斷層成像系統(tǒng)，可以根據(jù)從圖像反射或散射的光生成橫截面或三維圖像。 醫(yī)用組織成像是該系統(tǒng)的最典型應(yīng)用，因?yàn)镺CT安全且具有高分辨率，儘管光可以穿透的深度限制在毫米量級(jí)。OCT測(cè)量系統(tǒng)依賴於邁克森干涉儀 (Michelson interferometer)，使得從參考物反射的光與樣品之間的相干性表明散射光源自樣品中與參考鏡的位置相對(duì)應(yīng)的深度。

陣列透鏡是照明系統(tǒng)中有用的光學(xué)元件。它是將單個(gè)光學(xué)元件組裝或形成為單個(gè)光學(xué)元件的二維陣列，用於在照明平面上將光從非均勻分佈空間轉(zhuǎn)換為均勻輻照度分佈。這篇文章討論了複眼空間光學(xué)積分器在數(shù)位投影機(jī)中的使用，以及如何在 OpticStudio 中對(duì)此類元素進(jìn)行建模。在數(shù)位投影器設(shè)計(jì)中，我們希望確保數(shù)位光源在輻照度分佈方面與投影圖像相匹配。

波前的計(jì)算當(dāng)我們說波前時(shí)，事實(shí)上通常是指波前 “差”，或是光程差，指的是同一件事。OpticStudio預(yù)設(shè)使用出瞳作為波前差的計(jì)算參考。因此，當(dāng)我們要計(jì)算一條光線的OPD時(shí)，此光線會(huì)從物面出發(fā)後一路追跡穿過光學(xué)系統(tǒng)，最終到達(dá)像面後，在循原方向後退追跡到 “參考球面”。此參考球面的球心是主光線與像面的交點(diǎn)，半徑是主光線與像面交點(diǎn)到主光線與出瞳面的焦點(diǎn)。

圖1顯示了該過程的流程圖。該圖表未涵蓋設(shè)計(jì)的詳細(xì)訊息，例如，微觀結(jié)構(gòu)可以是傳統(tǒng)的閃耀光柵或現(xiàn)代的超穎透鏡。所需的設(shè)計(jì)和製造方法可能會(huì)有所不同，具體取決於微結(jié)構(gòu)的類型。參考文獻(xiàn)[5]顯示了根據(jù)給定的相位輪廓生成閃耀光柵的範(fàn)例。它還討論了單點(diǎn)金剛石車床的製造。可以在我們的知識(shí)庫(kù)文章中找到用於生成閃耀光柵的巨集:如何使用巨集計(jì)算繞射光學(xué)元件的垂度。

舉例而言，當(dāng)我們無法得到真實(shí)的鍍膜資訊時(shí)，OpticStudio中的理想(IDEAL)和表定(TABLE)鍍膜設(shè)定就可以派上用場(chǎng)。相似的，Jones Matrix可以在缺乏實(shí)際模型的情況下，用來表示偏振元件。當(dāng)我們面對(duì)元件資訊不完整的情形時(shí)，Jones Matrix會(huì)是模擬偏極化效應(yīng)(polarization effect)的好幫手。

表2 各視場(chǎng)的透過率公差分析：確保量產(chǎn)可行性，容差能力強(qiáng)光學(xué)系統(tǒng)的“設(shè)計(jì)指標(biāo)”需經(jīng)得起“量產(chǎn)加工誤差”的考驗(yàn)。

波前圖展示了歸一化出射光瞳的波前與表面22處的平面波之間的波差異。這些數(shù)據(jù)可以根據(jù)波前圖功能區(qū)中顯示的出瞳直徑（以毫米為單位）和系統(tǒng)選項(xiàng)中使用的波長(zhǎng)進(jìn)行縮放。波前圖功能區(qū)可以顯示波前均方根 (RMS) 值和峰谷值 (PV)。 可以用 Zernike標(biāo)準(zhǔn)多項(xiàng)式擬合波前圖來測(cè)量像差。下表描述了與 Zernike 多項(xiàng)式和 Zemax 命名法相關(guān)的不同像差。

在 OpticStudio 中創(chuàng)建的光學(xué)設(shè)計(jì)可以無縫轉(zhuǎn)換為原始 CAD 元件，並且所有光學(xué)資訊都完好無損。使用 OpticsBuilder，機(jī)構(gòu)工程師可以創(chuàng)建複雜的透鏡邊緣、安裝特徵和模組外殼，同時(shí)利用 Zemax 光線追跡直接查看這些元件如何影響光學(xué)性能。在這種情況下，鏡頭邊緣可能會(huì)為雜散光提供路徑以污染圖像。

wx_fmt=png"></p><p><br></p><p>可以用 Zernike標(biāo)準(zhǔn)多項(xiàng)式擬合波前圖來測(cè)量像差。</p><p><br></p><p>下表描述了與 Zernike 多項(xiàng)式和 Zemax 命名法相關(guān)的不同像差。Z4 項(xiàng)主要取決于眼睛屈光不正，并且是通常對(duì)波前變形的最重要因素。這是在改變玻璃體長(zhǎng)度的多重結(jié)構(gòu)內(nèi)Zernike參數(shù)中觀察到的主要變化。

2.優(yōu)化后核心參數(shù)通過多輪迭代優(yōu)化，最終確定系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)（部分物面結(jié)構(gòu)如表3所示），并解決了初始偏差問題： 表3 優(yōu)化結(jié)果優(yōu)化后，系統(tǒng)實(shí)際擴(kuò)束比范圍穩(wěn)定在2~6.4×，總長(zhǎng)控制在250mm內(nèi)，完全滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)。系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)通過Zemax的像差分析、公差模擬、波前檢測(cè)等工具，從5個(gè)核心維度驗(yàn)證系統(tǒng)性能，結(jié)果均達(dá)到行業(yè)先進(jìn)水平。

本章的教學(xué)課程將以分解步驟說明如何在 Moldex3D 中進(jìn)入並執(zhí)行 ScrewPlus 模擬。基本上而言，為了執(zhí)行 ScrewPlus，您必須經(jīng)過從啟動(dòng) Moldex3D、建立新專案、匯入新網(wǎng)格、選取材料，然後進(jìn)入「加工精靈」設(shè)定製程條件的 Moldex3D 基本程序，如下圖所示。ScrewPlus 的關(guān)鍵功能位在「加工精靈」內(nèi)。

在整體優(yōu)化階段，Zemax的多波長(zhǎng)像差分析功能發(fā)揮關(guān)鍵作用——團(tuán)隊(duì)針對(duì)486nm、588nm、656nm三個(gè)特征波長(zhǎng)，同步優(yōu)化像差，確保全可見光波段的成像穩(wěn)定性。最終優(yōu)化結(jié)果顯示，系統(tǒng)最大畸變僅22.1%，低于同類型球面鏡系統(tǒng)的23%，場(chǎng)曲控制良好，完全滿足實(shí)際應(yīng)用需求。3.

圖7 優(yōu)化之后的點(diǎn)列圖 圖8 優(yōu)化之后的MTF 圖9 優(yōu)化之后的場(chǎng)曲/畸變4）色差分析與微透鏡陣列設(shè)計(jì)考慮到激光器輸出存在微小線寬，團(tuán)隊(duì)在ZEMAX中進(jìn)行色差分析：設(shè)置線寬1nm，以405nm為中心波長(zhǎng)，添加404.5nm和405.5nm參考光。

主要內(nèi)容包括： 1、光學(xué)理論基礎(chǔ)介紹，幾何經(jīng)典成像理論，像差理論，一階光學(xué)與三階光學(xué)計(jì)算像差，像差產(chǎn)生原因及平衡像差的方法。 2、光學(xué)系統(tǒng)中孔徑、視場(chǎng)、光瞳、光闌、F/#、主光線/邊緣等等光學(xué)術(shù)語(yǔ)解釋。 3、光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例，包括經(jīng)典成像系統(tǒng)和無焦準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到系統(tǒng)分析、優(yōu)化全過程。

ZEMAX標(biāo)準(zhǔn)成像課程　　　　☆本課程為Zemax標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)課程，專門針對(duì)剛接觸Zemax或簡(jiǎn)單使用過Zemax的學(xué)員而設(shè)置，通過本課程密集培訓(xùn)和練習(xí)互動(dòng)后，能夠設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)，并能進(jìn)行分析、優(yōu)化和公差評(píng)估。主要內(nèi)容包括：　　1、光學(xué)理論基礎(chǔ)介紹，幾何經(jīng)典成像理論，像差理論，一階光學(xué)與三階光學(xué)計(jì)算像差，像差產(chǎn)生原因及平衡像差的方法。