(整理)光学设计实验指导书.
光学设计实验指导书1
光学设计实验指导书第一节ZEMAX软件简介1、简介ZEMAX Optical Design Program（ZEMAX）是由美国ZeMaX Development Corporation 公司开发的专用光学设计软件包，软件逐步升级，我们使用的版本是2008。
ZEMAX是Windows平台上的视窗式的用户界面，操作习惯和快捷键风格如同Windows。
2、用户界面ZEMAX的视窗类型，和Windows的基本一致，打开不同的视窗可以执行操作不同的任务，可分为：◆主视窗（Main Window）ZEMAX启动以后，进入主视窗（图1.1）。
主视窗顶端有标题栏（title bar）、菜单栏（menu bar）和工具栏（tools bar）。
◆编辑视窗（Editor Window）ZEMAX中有6种不同的编辑器（Editors）：即镜头数据编辑器（Lens Data Editor），评价函数编辑器（Merit Function Editor）、多重组态编辑器（Multi-configuration Editor）、公差数据编辑器（Tolerance Data Editor）、用于补充光学面的附加数据编辑器（Extra Data Editor）、以及非序列元件编辑器（Non-sequential Components Editor）。
图1.1 ZEMAX主视窗界面◆图形视窗（Graphic Window）最常用的有草图（Layout）、扇形图（Ray fans）、调制传递函数（MTF Plots）图等。
◆文本视窗（Text Windows）设计的文字资料，如详细数据（Prescription Data）、像差数据等显示在文本视窗中。
◆对话框（Dialogs）固定大小，在过程中跳出来的视窗（鼠标拖曳不能改变大小）。
用于定义或更新视场（Fields）、波长（Wavelengths）、孔径（Apertures）、面型（Surface types）等。
工程光学实验1—6指导书
实验一 放大率法测量焦距和截距 Measurement Of Focus And Intercept一、实验目的:1．通过对透镜的焦距和截距测量熟悉焦距仪的测量原理及测量方法，掌握基本的实验技能。
2．了解焦距仪的结构及平行光臂的使用，学会螺旋丝杠式测微目镜读数方法。
3．掌握校正显微镜放大率的方法。
二、实验要求：基本理论：理想光学系统的共线成像理论。
基本知识：了解焦距仪的结构，平行光管的使用，理想光学系统焦点、焦平面、主平面、焦 距和截距的概念。
基本技能：学会在焦距仪上进行同轴等高调节。
学会使用螺旋丝杠式测微目镜及读数方法。
三、实验内容及测量原理：焦距和截距是光学系统重要的特性参数，就几何光学来说，焦距是光学系统的特征值。
只要知道焦距和焦点的位置，就能完全确定任何位置上的物体经过该光学系统所成像的位置、大小、正倒和虚实。
1．焦距的测量原理：光学系统的主点到焦点的距离称为焦距。
物方焦距、像方焦距分别用f 、'f 表示。
放大率法测量焦距是利用平行光管物镜焦面上分化板的一对刻线在被测透镜焦面上成像的比例关系，求出被测透镜焦距的大小。
如平行光管分化板上一对刻线间距为y ,经被测透镜成的像为'y ,平行光管物镜和被测透镜焦距分别为'0f 和'f ,由图一可看出它们的关系如下： 0f y tg -=ω '''f y tg -=ω∵'ωω= ∴''0f y f y -=- 即yy f f ''0'∙-= 式中f0'、y 为已知，f'与y'成正比。
这样只要测出y',即可求出被测透镜焦距。
图一2．焦距的测量：光学系统的最后一个表面顶点到像方焦点的距离为后焦距，用lp'表示。
很显然，对于一个光学系统知道了焦距和截距的大小，就可确定焦点和主点的位置。
图二在测量截距的同时，可以进行透镜截距'F l的测量。
光学实验指导书
实验一 迈克耳逊干涉仪实验【目的与要求】1、了解迈克耳逊干涉仪的结构和工作原理，掌握其调整方法；调出非定域干涉等倾干涉、等厚干涉和白光干涉条纹。
2、 明确几种条纹的形成条件、花纹特点、变化规律及相互间的区别，加深对干涉理论的理解。
3、用迈克耳逊干涉仪测量气体折射率。
【仪器用具】迈克耳逊干涉仪，He-Ne 激光器及其电源，扩束透镜，小孔光栅、白帜灯，毛玻璃，小气室，打气皮囊，气压表。
【实验原理】一、M-干涉仪的光路M -干涉仪是一种分振幅双光束的干涉仪，它的光路如图1-1。
光源S 发出的一束照射到分光板G 1上，G 1板的后面镀有半反射膜，一般镀银，这个半反半透分成相互垂直的反射光束1和透射光束2，两者强度接近相等，此板称为分束板。
当激光束以45o 角射向G 1时，它被分为相互垂直两束光，这两束光分别垂直射到平面镜M 1和M 2上，再经M 1和M 2所反射各自沿原路返回到G 1的半反射膜上，又重新会集成一束光。
由于反射光1和透过光2为2两相干涉光束，因此我们可以在E 方向观测到干涉条纹。
Ｇ2为一补偿板，其物理性能与几何形状皆与Ｇ1全同的补偿作用（但是不镀膜），Ｇ1与Ｇ2平行，Ｇ2的作用是保证1、2两束光在玻璃中的光程完全相等。
反射镜M 2是固定不动的，M 1可在精密导轨上前后移动，从而改变1、2两束光之间的光程差。
精密导轨与Ｇ1成45o角。
为了使光束1与导轨平行，激光应垂直导轨方向射向M -干涉仪。
二、干涉花纹的图样图1-1中'2M 是2M 被1G 反射所成的虚像，从观察者看来，两相干光束是从1M 和'2M 反射而来，因此，我们把干涉仪产生的干涉等效为1M 、'2M 间的空气膜所产生的干涉来进行研究。
1、点光源照明----非定域干涉条纹激光通过短焦距透镜会聚后是一个强度很高的点光源S ，它发出的球面光波照射M-干涉仪，经Ｇ1分束及M 1，M 2反射后射向屏E 的光（参看图1-2）可以看成是由虚光源S 1、'2S 发出的。
物理光学实验指导书
器的使用方法之前，切勿乱拧螺丝，碰动仪器或随意接通电源。 （2）大部分光学元件用玻璃制成，光学面经过精细抛光。使用时要经轻拿轻放，勿使元件相互 碰撞、挤压、更要避免摔坏；暂时不用的元件，要放回原处，不要随意乱放，以免无意中将其扫 落地面导致损坏。 （3）人的手指带有汗渍油脂类分泌物，用手触摸光学面会使其污染，影响其透光性和其它光学 性质，因此只能拿元件的磨砂面（毛面） 。正确的姿势如图：
²3²
一般当作均匀面光源使用；点状灯丝线度小，亮度高，适宜作点光源用。当要求光源有高亮度时， 可选用卤钨灯。 （2）气体放电灯 光学实验室中当作单色光源使用的放电光谱灯。能在可用光谱区发射出各自较强的主特征光 谱线。 低压钠光灯：钠黄光的平均波长为 589.3nm，是 589.0nm 和 589.6nm 两条主特征光谱线的平 均值，称这两条主特征谱线为钠黄双线或钠 D 线。钠灯通电后必须经过一段时间的预热后钠蒸气 才能达到正常的工作气压而稳定发光，使用时应注意。 低压汞灯：低压汞灯的发光效率较高，光谱分布在紫外、可见和红外区。在可见光范围内的 主特征谱线是 579.0nm、577.0nm、546.1nm、434.8nm 和 404.7nm。 （3）氦氖激光器：这种激光器可连续发射波长为 632.8nm、发散角小于 2mrad 的激光来，它 的单色性、相干性好，亮度高，是光学实验中最常用的一种光源。实验室常用的氦氖激光器有以 下三种： 腔长 200～250mm 腔式氦氖激光器， 这种激光器触发电压约 6000V， 工作电压 1700～2000V， 最佳工作电流为 5mA。多横模输出，输出功率为 2～3mW；基横模输出，输出功率为 1.5～2mW。 腔长 500mm 半外腔式氦氖激光器，这种激光器触发电压约 8000V，工作电压 2500～3000V， 最佳工作电流为 10mA。基横模输出时，功率 7～10mW。 毛细管长 1000mm 外腔氦氖激光器。 这种激光器通常有布鲁斯特窗， 基横模， 线偏振光输出， 触发电压 1000～12000V，工作电压为 4000～5000V，最佳工作电流 15～20mA。输出功率 30～ 50mW。 激光器的触发电压和工作电压很高，使用时应注意这一点，另外，激光光强很强，在任何情 况下都不能迎着激光来进行观察，以免损伤眼睛。 2．常用光电探测器 实验中常用光电池作为光电探测器，这种探测器不需要外加电压也能把光信号转变为电信 号，并有较好的频率响应。常用的光电池有硅光电池和硒光电池两种。硒光电池的光谱灵敏范围 为 380～750nm，峰值波长为 570nm，与人眼的光谱灵敏度曲线很相近，经常用于与人的视觉有 关的光学实验、测试实验、测试和控制技术中，硅光电池的光谱灵敏度范围为 400～1000nm，峰 值波长为 780nm，其性能稳定，寿命长，光谱响应范围宽，响应快，常用在光度、色度和辐射测 量技术中。 光电池使用中应避免长时间集中照射光电池上某一部位，以免加快老化。
光学设计指导书
光学设计指导书刘冬梅、王文生等主编长春理工大学光电工程学院2005年前言按照“应用光学”教学大纲规定的设计要求，并结合光电工程学院的《应用光学》教学特点及具体的情况，我们编写了《光学设计指导书》。
本指导教程着眼于应用光学的基本理论知识、光学设计基本理论和方法，侧重于典型系统具体设计的思路和过程，加强学生对光学设计的切身领会和理解，将理论与实际融合、统一，以提高学生综合分析及解决问题能力的培养。
在该实验指导教程中共包含三部分的内容：光学设计中的PW法、望远系统PW方法的具体计算过程、ABR程序的介绍及使用等。
在编写过程中我们吸纳了过去课程设计的经验与长处，内容深入浅出、文字通顺、易读易懂，具有自己的特色。
本教程由光电工程学院刘冬梅、王文生、刘智影、霍富荣等主编。
由于本人水平有限，教程中难免有不足之处，衷心希望广大读者对教程中的不足之处给予批评指正。
编者2005年1月目 录第一章 光学设计中的PW 法 (4)§1－1光学系统的基本象差参量………………………………………4 §1－2光学系统的基本象差参量的规化…………………………………7 §1－3双胶合薄透镜组的I C W P ,,∞∞与结构参数的关系 (9)第二章 望远系统PW 法的具体计算过程 (15)§2－1望远系统的原理...................................................15 §2－2课程设计的内容及要求..........................................15 §2－3望远系统PW 法的具体设计过程 (16)第三章 ABR 程序的介绍及使用 (32)§3－1 ABR 程序的介绍................................................32 §3－2 数据文件的建立及ABR 程序的操作 (32)第一章 光学设计中的PW 法§1－1光学系统的基本象差参量任何光学系统都是由许多光组组成，每个光组都有自己的性能要求，如显微系统、望远系统至少要由物镜和目镜两部分构成，照相系统多为一个照相物镜。
光学设计实验指导书
实验一光学设计软件ZEMAX的安装和基本操作一．实验目的学习ZEMAX软件的安装过程，熟悉ZEMAX软件界面的组成及基本使用方法。
二．实验要求a)掌握ZEMAX软件的安装、启动与退出的方法。
b)掌握ZEMAX软件的用户界面。
c)掌握ZEMAX软件的基本使用方法。
d)学会使用ZEMAX的帮助系统。
三．实验内容1．通过桌面快捷图标或“开始—程序”菜单运行ZEMAX，熟悉ZEMAX的初始用户界面，如下图所示：图1.1 ZEMAX用户界面2．浏览各个菜单项的内容，熟悉各常用功能、操作所在菜单，了解各常用菜单的作用。
3. 熟悉使用各个常用的快捷按钮。
4．学会从主菜单的编辑菜单下调出各种常见编辑窗口（镜头数据编辑、优化函数、多重数据结构）。
5．调用ZEMAX自带的例子（例如根目录下samples\tutorial\tutorial zoom2.zmx文件），学会打开常用的分析功能项：草图（2D草图、3D草图、实体模型、渲染模型等）、特性曲线（像差曲线、光程差曲线）、点列图、调制传递函数等，学会由这些图进行简单的成像质量分析。
6．从主菜单中调用优化工具，简单掌握优化工具界面中的参量。
7．掌握镜头数据编辑（LDE）窗口的作用以及窗口中各个行列代表的意思。
8．从主菜单-报告下形成各种形式的报告。
9．通过主菜单-帮助下的操作手册调用帮助文件，学会查找相关帮助信息。
四．报告要求：1. 打开安装目录下的samples\tutorial\tutorial zoom2.zmx文件，生成其2D图、实体（转角）、渲染（转角）、像差特征曲线、OPD曲线、曲面数据报告（第7面）、规则报告（截屏至“角度放大率”）和图解报告4。
截屏后打印出来。
2. 试在打印出来的2D图上标出各个面的位置以及相应面厚度值的具体指向（方向、范围）；比较分析LDE窗口中两个“半径”（Radius和Semi-Diameter）具体指的是什么，并定性的在2D图中标出第5面和第7面分别的Radius和Semi-Diameter。
物理光学实验指导书
物理光学实验实验指导书北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院教学实验中心2005年9月实验规则及注意事项1．压强计不可超量程使用，以免损坏。
2．压强计使用结束，应把气室的气体放光，否则压强计不能回零。
3．在打开激光电源前，必须确认高压插座可靠的与激光管连接，激光电源严禁开路使用。
4．He-Ne激光器的阳带有几千伏的高压，请注意安全！！！5．激光管为玻璃结构，易碎，特别是布氏窗结构，由多种玻璃构成，应避免受力和碰窗。
激光膜片是非常易损的光学元件，应绝对避免人手的触摸和剐蹭，必要的清洁请使用专用长丝棉或脱脂棉结合干净的乙醚或丙酮轻轻擦拭。
目 录实验一、组合干涉仪 (3)实验二、衍射现象的观察 (6)实验三、偏振光的检测 (7)实验四、He-Ne激光器和激光谐振腔 (9)实验报告 (12)实验一 组合干涉仪一、实验目的通过本实验，观察干涉现象，了解干涉原理，学会干涉光路的搭构与调整，通过干涉环的变化与被测量的关系，得到一些被测的物理量二、实验原理简介：干涉测量技术是一种利用光的干涉现象来测量某些物理量的微小变化的技术,一般情况下,它是将一束光通过光学元件分为两束,一束作为参考光,另一束作为测量光,测量光落在被测物体上或通过被测样品,然后再将这两束光重新拟合,利用干涉图形的变化,检查出目标某个物理量的微小变化.这种测量方法由于大多采用高稳定度的、长相干的激光作为光源，因此一般都具有大量程、高分辨率、高精度、对目标影响小的特点，被广泛应用在国民经济的各个领域。
该技术在实际应用中，根据使用环境和要求的不同，往往采用不同的光路结构。
本实验主要搭构三种较为常见的光路结构，组成1）迈克尔逊干涉仪，2）马赫-曾德尔干涉仪，3）萨格奈克干涉仪，以熟悉它们的结构和特点。
1）迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪作为一种十分古老的干涉仪，于1880年由迈克尔逊发明，并主要由此于1907年获得诺贝尔奖金。
它的基本光路结构如图1。
它常被用来测量物体的微小位移变化：从光源发出的一束相干光经分束镜G一分为二，分为两束。
光学基础实验指导书
目录实验一用自准法测薄凸透镜焦距f (2)实验二用位移法测薄凸透镜焦距f (4)的测量 (6)实验三目镜焦距fe实验四自组显微镜 (8)实验五自组望远镜 (10)实验六自组透射式幻灯机（投影系统） (12)实验七测节点位置及透镜组焦距 (14)实验八自组加双波罗棱镜的正像望远镜 (17)实验九杨氏双缝干涉 (19)实验十菲涅尔双棱镜干涉 (22)实验十一菲涅尔双面反射镜干涉 (25)实验十二洛埃镜干涉 (28)实验十三牛顿环装置 (30)实验十四夫郎和费单缝衍射 (33)实验十五夫郎和费圆孔衍射 (36)实验十六菲涅尔单缝衍射 (38)实验十七菲涅尔圆孔衍射 (39)实验十八菲涅尔直边衍射 (41)实验十九偏振光分析 (43)实验二十棱镜摄谱仪 (49)实验二十一光栅单色仪 (51)实验二十二全息照相 (54)实验二十三制作全息光栅 (59)实验二十四阿贝成像原理和空间滤波 (62)实验二十五θ调制和颜色合成 (66)实验二十六测量空气折射率 (68)*实验二十七等倾干涉 (72)*实验二十八法布里—珀罗干涉 (76)实验二十九迈克尔逊干涉仪的调节和使用 (80)实验一用自准法测薄凸透镜焦距f (测量实验)一、实验目的⑴掌握简单光路的分析和调整方法⑵了解、掌握自准法测凸透镜焦距的原理及方法二、实验原理当发光点（物）处在凸透镜的焦平面时，它发出的光线通过透镜后将成为一束平行光。
若用与主光轴垂直的平面镜将此平行光反射回去，反射光再次通过透镜后仍会聚于透镜的焦平面上，其会聚点将在发光点相对于光轴的对称位置上。
三、实验仪器1、带有毛玻璃的白炽灯光源S2、品字形物象屏P：SZ-143、凸透镜L： f=190mm(f=150mm)4、二维调整架： SZ-075、平面反射镜M6、二维调整架： SZ-077、通用底座： SZ-048、二维底座： SZ-029、通用底座： SZ-0410、通用底座： SZ-04四、仪器实物图及原理图图一五、实验步骤1、把全部元件按图一的顺序摆放在平台上，靠拢，调至共轴。
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《现代光学CAD技术》实验指导书指导老师：汪胜辉湖南文理物电学院单透镜的设计(A Singlet)一、实验目的：（1）熟悉光学设计软件Zemax操作界面；（2）将知道如何键入光学系统的波长（wavelength)、镜头数据(Lens Data)、光线像差(Ray Aberration)、fan，光程差（OPD)，点列图（spot diagrams )等等。
（3）确定厚度求解方法（thickness solve)和变量（variables)，执行简单光学设计优化。
二、实验环境：（1）、硬件环境：普通PC机（2）、软件环境：ZEMAX软件平台三、实验内容：设计一个相对孔径F/4单镜片，在光轴上可见光谱范围内使用，其焦距（focal length）为100mm，全视场2ω为8º用冕牌BK7来作镜片。
四、实验步骤：首先，运行ZEMAX。
ZEMAX主屏幕会显示镜片数据编辑(LDE)，可以对LDE窗口进行移动或重新调整尺寸，以适应你自己的喜好。
LDE有多行和多列组成，类似于电子表格，曲率半径(radius)、厚度(thickness)、玻璃(class)和半径口径(Aperture)等列使用最多，其他的则在特定类型的光学系统中才会用到。
LDE中的小格会以“反白”方式高亮显示，即以与其它格子不同的背景颜色将字母显示在屏幕上。
这个反白条表示的是光标，可以用鼠标在格子上点击来操作。
然后，系统参数设置。
开始，输入系统波长，这个不一定先完成，只不过现在我们选定了这一步。
在主屏幕菜单条上，选择“系统(system)”菜单下的“波长（Wavelength)”。
屏幕中间会弹出一个“波长（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选择。
用鼠标在第二和第三行的“使用（Use）”上单击一下，将会增加两个输入波长使总数成为三。
现在，第一个“波长”行中输入486，这是氢F谱线的波长，单位为微米。
ZEMAX全部使用微米作为波长的单位。
现在，第二行波长列中输入0.587，最后在第三行输入0.656，这就是ZEMAX中所有有关输入数据的操作。
这个指示器指出了主要的波长（primary wavelength），当前为0.486微米。
在主波长的第二行上单击，指示器下移到0.587的位置。
主波长用来计算近轴参数, 主要是用来计算光学系统在近轴光学近似(paraxial optics，即first-order optics)下的几个主要参数，如focal length，magnification，pupil sizes等。
“权重（weight）”这一列用在优化上，以及计算波长权重数据如RMS点尺寸。
现在让所有的权为1.0，单击OK保存所做的改变，然后推出波长数据对话框。
现在我们定义镜片的一个口径。
这可以使ZEMAX在处理其他的事情上，知道每个镜片该被定义多大。
我们设计一个F/4的透镜，需要一个25mm的孔径（100mm的焦距，相对孔径F/4）。
设置这个孔径值，选择“系统(system)”中的“通常（General）”菜单项，出现“通常数据（General Data）”对话框，单击“孔径值（Aper Value）”一格，输入25，孔径类型选择“入瞳直径（Entrance Pupil Diameter）”，也可以选择其它类型的孔径设置。
ZEMAX 模型光学系统使用一系列的表面，每一个表面有一个曲率半径和玻璃。
在LDE中显示有三个面。
物平面，在左边以OBJ表示；光阑面，以STO表示；像面，以IMA表示。
对我们来说，单透镜一共四个面：物平面、前镜面（光阑面）、后表面和像面。
要插入第四个表面，只需将光标移动像平面的“无限（Infinity）之上，按INSERT键。
这将会在那一行插入一个新的面，并将像平面下移，新面被标为第2面。
注意物体所在面为第0面，然后才是第1、第2、第3面。
现在输入使用的玻璃。
移动光标到第一个面的“玻璃（Glass）”列，即在左边标作STO 的面。
输入“BK7”回车。
ZEMAX有一个非常广泛的玻璃目录可用，我们所用的仅仅是BK7，ZEMAX会去查找所选定的玻璃并计算每一波长的色散系数等数据。
由于透镜的孔径是25mm，合理的镜片厚度是4mm。
移动光标到第1个面的厚度列，并输入“4”，缺省单位是毫米。
现在，需要为镜片输入每一面的曲率半径值，前面和后面的半径分别是100和-100。
在第1和2面中分别输入这些值。
在这里注意符号约定。
在镜片焦点处设置像平面的位置，所以要输入一个100的值，作为第2面的厚度。
如何判断镜片是否好呢？最有用的判断工具是光学特性曲线图。
要产生一幅光学特性曲线图，先选择“分析（Analysis）”菜单，然后选择“图（Fan）”菜单，在选择“光线像差（Ray Aberration）”将会看到光学特性曲线图在一个小窗口显示出来。
其中ray aberration是以chief ray为参考点计算的。
纵轴为EY的，即是在Y方个的aberration，称作tangential或者YZ plane。
同理X方向的aberration称为XZ plane或sagittal。
光线特性图如图E1-1所示。
图形以光瞳坐标的函数形式表示了横向的光线像差（指的是以主光线为基准）。
左边的图形Y方向的像差，右图为XZ面上的像差。
此光学特性曲线表示出了一个明显的设计错误，光学特性曲线通过原点的倾斜表示有离焦现象存在。
E1-1为了纠正离焦，在镜片的后面的Solve来进行。
为了将像面设置在近轴焦点上，在第2面的厚度上双击，弹出SOLVE对话框，它只简单显示“固定（Fixed）”。
在下拉框上单击，将SOLVE类型改变为“边缘光线（Marginal Ray Height）”，然后单击OK。
用这样的求解办法将会调整厚度使像面上的边缘光线高度为0，即是近轴焦点。
注意第2面的厚度会自动调整到约为96mm。
现在，更新光学特性曲线图看其变化，如图E1-2所示，离焦已消失，主要的像差是球差。
现在是否最佳设计呢？E1-2下面要用优化来完成本设计的工作。
首先，设一些变量，然后设置设计要求（目标Targets）或操作数（Operands）。
有三个变量是镜片的前、后曲率和第二面的厚度，这些变量可以用离焦补偿球差。
将光标移到第一面的半径列，双击，得到一下拉的选择列，其中包括变量状态，注意：“V”表示一个可变的变量。
再在第2面半径及厚度上设置变化的标志。
第2面的厚度变化时，它的值会覆盖先前用求解定出的值。
现在给镜片定义以“评价函数（Merit Function）”。
一个理想的镜头它的评价函数的值为0。
从主菜单中选择“编辑（Editors）”菜单下的“评价函数”，会出现一个表格。
从这个新的窗口的菜单条上，选择“工具（Tools）”菜单下的“缺省评价函数”。
再在出现的对话框中，点击Reset，然后OK，ZEMAX就会建立一个合理的缺省评价函数。
它由一系列的可以使得RMS波前差最小的追迹光线组成，但这不够，因为除了使弥散斑尺寸最小外，还需要是镜头的焦距为100mm。
在第一行中的任何一处单击鼠标，使光标移动到评价函数编辑的第一行，按下INSERT 键插入新的一行。
现在，在“TYPE”列下，输入“EFFL”然后按回车。
此操作数控制有效焦距。
移动光标到“Target”列，输入“100”然后按回车。
其“权重（Weight）”输入一个值：1。
这就完成了评价函数的定义，可以在窗口的左上角双击，评价函数编辑器从屏幕中移走评价函数不会丢失，ZEMAX会自动将它保存。
现在主菜单条中选择“工具”菜单下的“最佳优化（Optimization）”，会显示最优化工具对话框。
在复选框中选择自动更新，然后单击“自动（Automatic）”。
ZEMAX会很快减少评价函数。
单击“退出”关闭最优化对话框。
最佳化的结果是使镜片弯曲。
结果所得出的镜片曲率使焦距大致为100mm，并且使这个简单的系统具有了一个尽可能小的RMS波前差。
因为EFFL限制是一个被看做与其他的像差一样的“权重”指标。
现在分析一下光学特性曲线图研究计算结果，最佳化的设计结果的最大的像差为200微米，如图E1-3所示。
E1-3衡量光学性能的另一个方法是产生一个点列图。
选择“分析”菜单下的“点列图”选项，然后选其中的“标准（Standard）”,点列图将会显示在另一个窗口中。
此点列图的弥散大小是400微米。
作为比较，艾利衍射斑的大小粗略约为6微米。
另一个有用的判断工具光程差OPD图。
这是以光瞳坐标为函数的分布图，选择“分析”菜单下的“图（Fan）”再选择“光程（Optical Path）”。
如图E1-4所示。
这个系统大约有20个波长波像差，大部分为焦面上的球差、色球差和轴上色差。
E1-4从光线图中，明显看出，色差是其主要像差。
ZEMAX为一阶色差的大小提供了另一种简便的工具：多色光焦点漂移图。
这种图形把焦距作为一种波长的函数，它指出了近轴焦点的变化。
选择“分析”菜单中的“多方面（Miscella-neous）”，然后再选“多色光焦点漂移0图（Chromatic Focal Shift）”。
如图E1-5所示，注意纵坐标表示波长范围，覆盖定义的波长段，焦距的最大变化范围约为1540微米。
对于但透镜镜片来说，其曲线的单调变化类型是很典型的。
为了修正一阶多色差，要求更换另一种玻璃材料。
这就是实验二要解决的问题。
E1-5思考题：结合附录的常见专业英文词汇，认真熟悉ZEMAX软件？实验二双胶合透镜的设计(A Doublet)一、实验目的：（1）熟悉光学设计软件Zemax操作界面；（2）将知道如何产生图层、视场曲率图、定义视场角等等。
（3）用离焦来平衡球差的方法和定义边缘厚度求解。
二、实验环境：（1）、硬件环境：普通PC机（2）、软件环境：ZEMAX软件平台三、实验内容：设计一个相对孔径F/4双交合透镜镜片，在光轴上可见光谱范围内使用，其焦距（focal length）为100mm，全视场2ω为10º用冕牌BK7和火石玻璃SF1来作镜片。
四、实验步骤：一个双透镜包括两片玻璃，通常（但不一定）是胶合的，因此它们有一个共同的曲率，通过使用两片具有不同色散特性的玻璃，一阶色差可以被矫正。
也就是说，我们需要得到抛物线形的多色光焦点漂移图，而不是直线的。
这反过来会产生较好的像质。
现在，我们保持先前100mm焦距和在轴上的设计要求，下面将会加入视场角。
如何选择这两片玻璃需要一些技巧，参考Smith的《现代光学工程学（Modem Optical Engineening）》里有关的例子。
由于此例的目的是教你如何使用ZEMAX，而不是设计镜片，这里只建议选择BK7和SF1这两种玻璃。