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信息光学中的光学设计及仿真软件比较
信息光学中的光学设计及仿真软件比较信息光学是研究光在信息科学、通信、计算等领域中的应用的学科。
在信息光学中，光学设计和仿真软件起到了重要的作用，可以帮助工程师们进行光学系统的设计、优化和仿真分析。
本文将对几种常用的光学设计和仿真软件进行比较，包括Zemax、Code V和LightTools。
1. ZemaxZemax是一款功能强大且广泛使用的光学设计和仿真软件。
它提供了丰富的光学元件库，包括透镜、棱镜、镜片等，同时也可以自定义设计光学元件。
Zemax具有直观的用户界面和可视化的设计流程，可以帮助用户快速进行光学系统的设计和优化。
此外，Zemax还提供了各种分析工具和优化算法，用于评估和改善光学系统的性能。
2. Code VCode V是一款专业的光学设计和仿真软件，主要用于非球面光学元件和复杂光学系统的设计。
Code V具有强大的非球面曲面建模和优化算法，可以实现更高级别的光学设计。
它拥有丰富的分析工具和优化方法，可帮助用户定量评估光学系统的性能，并进行合理的优化。
Code V的用户界面相对较为复杂，需要一定的学习和使用成本。
3. LightToolsLightTools是一款基于光线追迹的光学设计和仿真软件，主要用于一维和二维光学系统的设计和分析。
LightTools的特点是能够高精度地处理光学系统中的散射、衍射、反射等效应。
它提供了直观的用户界面和灵活的设计工具，可快速建立光学系统，并进行系统性能的仿真和分析。
LightTools还具有丰富的材料库和光源模型，以支持用户进行更真实的仿真。
综合比较：Zemax、Code V和LightTools是信息光学领域常用的光学设计和仿真软件，它们各自有着优势和适用范围。
Zemax相对而言更适用于一般光学系统的设计和分析，有着丰富的功能和用户友好的界面。
Code V则更适用于非球面光学元件和复杂系统的设计，并具备高级的设计和优化算法。
LightTools则更适用于对散射、衍射等光学效应有较高要求的系统设计。
LightTools v8.1.0 Win32_64-ISO 2DVD(全新的具有光学精度的交互式三维实体建模软件体系)
TFCalc 材料库
TFCalc 用户手册（中文）
薄膜光学——理论与实践
薄膜光学的基础理论（中文）
镀膜工艺与镀膜系统配置（中文）
光学镀膜技术（中文）
Readiris.Pro.11 1CD(中文版.領先的光學文字識別-OCR軟件)
Specman.Pro.2006 1CD（对1D和2D数据进行NMR光谱分析的软件）
Carl.Zeiss.Axiovision.v4.82.SP2 1CD(图像分析系统)
Agi32.v14.4.52 WinALL 1CD(最新照明设计软件)
BioByte.Bio-Loom.v1.5 1CD（分子折射参数计算）
DIALux v4.2+教程-ISO 1CD(德国专业照明设计软件,简体中文版)
MASS v3.0 for Windows 1CD
TFC.Essential.Macleod.v9.7.0 1CD（完备的光学薄膜分析与设计的软件包）
Macleod 设计软件英文手册
Macleod 中文图解说明书
Optcalc v2001 1CD
LED.Tool.v5.0 1CD
TechWiz LCD 3D v15.0.10.1202-ISO 1CD(液晶模拟系统)
TFCalc.v3.5.6(著名的光学薄膜设计软件)
强大的光学设计软件LightTools v8.1.0 Win32_64-ISO 2DVD
LightTools 7.3
LightTools.v5.1.incl.SP1-ISO 1CD（简体中文汉化版）
Code V.v10.4.SP1
Radiant Imaging产品：
Optimus软件简介
Optimus 多学科优化软件NOESIS SOLUTIONS公司介绍NOESIS SOLUTIONS公司是全球领先的过程集成与多学科优化设计(Process Integration and Design Optimization——PIDO)软件供应商与技术服务商。
公司总部设在比利时王国的Leuven，在全球多个国家与地区设有分公司与代理机构。
工程界专家预计，未来一段时间里PIDO技术在机械、电子等自动化设计领域的应用将得到快速发展。
NOESIS SOLUTIONS成立于1996年，是LMS International的CAE子公司。
LMS International是全球测试系统的领先者，主要为工程领域提供CAE软件和工程服务，如著名的虚拟实验室LMS Virtual Lab和著名的噪声分析软件LMS Sysnoise都是其产品。
NOESIS SOLUTIONS一直致力于PIDO相关技术的研究。
公司每年将财政收入的10%用于基础研究，这些研究包括设计空间的开发、基于设计优化的鲁棒性和可靠性（RRBDO）、多级目标进行、优化分解方法。
OPTIMUS的功能包括过程自动化，设计空间开发，先进的概率和统计方法，数值优化算法等等。
以这些技术为核心的新技术天地是计算机辅助最优化-CAO（Computer Aided Optimization）的世界，因此可以广泛地应用于各种领域。
OPTIMUS——优秀的过程集成与优化设计平台当今，许多公司在进行产品设计时，都采用软件工具来代替传统的实验，并且公认数值模拟比实验不仅要快的多，而且能节省很大的费用。
在数值模拟过程中，工程师首先要基于设计经验或判断确定主要的设计参数（像几何形状、材料属性等），然后根据这些参数对问题进行建模及数值求解，从而得到产品的各种属性，比如应力，耐用度或振动程度等。
如果在模拟过程中发现问题（比如说某一部分裂开），就通过输入参数的改变来修改模型和设计过程，模拟过程重新开始。
Lighttools光学仿真软件-含核心模块(Core Module)、照明模...
Lighttools光学仿真软件-含核心模块（Core Module）、照明模块（Illumination Module）、优化模块（Optimization Module）、高级物理模块（Advanced Physics Module）和数据交换模块（Data Exchange Module）各模块性能：（1）核心模块：为所有模块的工作基础。
提供图形化的三维实体建模功能和交互式光线追迹，用于创建可视化的光学和光机一体化系统包括定义材料和光学表面属性的功能。
具备指导功能的用户界面、中英文界面的自由选用、面向任务和应用的各类数据库、专用工具箱和设计系统实例、可扩展编程的自动化流程以及机械模型的照片级渲染；（2）照明模块：分析和模拟光通过模型中的光学和机械部件后的情况。
可描述多个光源和接收面，使用蒙特卡罗快速追迹光线，提供经过模型之后的强度、亮度、照度的精确预测。
照明分析功能可现实光源在模型中的发光效果；（3）优化模块：可自动提高各种照明系统的性能。
可人已从多种系统参数中选择优化变量，确定边界条件和评价函数以获得需要的系统性能指标可确保在很短时间内获得实用解决方案；（4）高级物理模块：拓展了高端应用的光学模拟功能。
可充分利用编程扩展的优势来开发、定制新型光学元件和照明子系统，如复印机、扫描仪、偏振元件、散射片、膜系、包括渐变折射率在内的特殊光学材料等。
结果可打包成方便小巧格式，与他人共享。
可创建磷粉发光材料；（5）数据交换模块：提供符合工业标准的CAD文件输入和输出功能，包括各自独立的IGES、STEP、SAT、CATIA_V4、V5和Parasolid格式的数据交换模块。
同时支持对导入几何体的结组、简化、修复功能，以维持CAD模型的完整性和提高光线的追迹速度。
可实现功能（1）交互式（point-and-shoot）光线追迹可以快速检验系统模型；（2）优化功能，可自动提高系统性能；（3）系统模型构建，包括偏振、散射、表面反射、折射与衍射、镀膜和彩色滤光片等特性；（4）支持各类表面光学属性，包括彩色和半透明光学塑料和玻璃、毛面和亚光表面涂料、光学镀膜和滤光片；（5）复杂光学表面和元件建模；（6）全系列光源模型；（7）接收面滤片功能；（8）支持基于测量的光线数据库光源，包括Radiant Source TM光源模型；（9）使用测试(BSDF)散射数据模拟散射效果；（10）自带建模库、光源库、表面涂饰库、镀膜库、滤色片库和面向应用的工具库；（11）交互式智能化的用户界面；（12）支持Visual Basic宏定制解决方案；（13）与CAD软件协同工作。
史上最全的光学软件大全，欢迎参与交流讨论！
史上最全的光学软件大全，欢迎参与交流讨论！以下是一些常用的光电专业软件及版本，不知道大家都有没有，欢迎用过的和即将使用的朋友一起来交流和讨论！1.Zemax V10AZemax是目前使用最广泛也是最容易上手的光学设计软件，特别适合光学设计软件初学者。
它的综合性很强，它将实际光学及照明系统的设计建模、分析、优化集成在一起，并配备丰富的资源库提供用户查询，目前已成为光电子领域光学设计者的首选软件。
目前最新版本是OpticStudio16.听说已经涨价了哦！在全球范围内，这款软件已经被广大的应用在设计显示系统，照明，成像的使用系统，激光系统以及漫射光的设计应用方面。
另外，这款软件自带ZPL编程语言，可实现功能的扩展，还可以和C语言、C++、VB等编程语言进行配合使用，非常的方便。
ZEMAX 有三种不同的版本：Standard 标准版（SE）；Professional 专业版（EE）；Premium 旗舰版（IE）。
这三个版本所包含的工具和功能逐渐齐全，用户可根据实际情况进行选择。
2.ASAP 7.5 光学模型分析软件ASAP光学模型分析软件，是一个经过时间证实且成为工业界标准的光学设计软件。
它是一不受限制的、非连续光线追迹软件。
它具有对物理光学、成像和照明系统进行模型分析的强大功能。
是专为仿真成像或光照明的应用而设计，让您的光学工程工作更加正确且迅速。
ASAP让您在制作原型系统或大量生产前可以预先做光学系统的仿真以便加快产品上市的时间。
它的图形工具允许用户进行截面分析，或者对几何模型、光线追迹、分析结果进行三维演示。
ASAP 对光学系统分析的适用范围是其他软件所不能比拟的。
ASAP 可以分析散射、衍射、反射、折射、吸收、偏振、非连续光线追迹和高斯光束传播。
它的交互性显示界面可以及时显示处理中存在问题的区域。
3.Code V 10.8CODE V是ORA推出的大型光学设计软件,功能非常强大,有着三十多年多年的悠久历史，不过30多万的价格让大多数光学设计人员望而却步。
高等光学仿真matlab版
高等光学仿真Matlab版是一款针对高等光学实验仿真的软件，它基于Matlab编程语言开发，能够模拟各种光学实验，包括激光光学、非线性光学、光波导等。
该软件具有以下特点：
1. 全面性：该软件涵盖了高等光学领域的多个方面，能够模拟各种复杂的光学实验，如激光器、光波导、非线性光学等。
2. 自适应性：该软件采用自适应算法，能够根据用户输入的参数和条件自动调整模拟的精度和计算量，从而更快地得到仿真结果。
3. 可视化界面：该软件具有直观的可视化界面，用户可以通过简单的操作轻松地设置实验参数、运行模拟并查看结果。
4. 丰富的文档和示例：该软件附带了详细的文档和示例，帮助用户快速上手并理解如何使用该软件进行光学实验仿真。
高等光学仿真Matlab版是一款功能强大、易用、全面的光学实验仿真软件，适用于广大科研人员、教师和学生使用。
fred.V7 光线追迹软件
3 具有更多分析功能 ——光线信息 ——近轴分析（高斯光学） ——待测量面入射及吸收能量分析 ——最佳化几何焦点 ——光纤耦合效率 ——杂散光报表分析 ——光斑图 ——光偏振分析 ——光照度（ lm/m^2 、 lux)(w/m^2 、 ) ——光强度 (lm/sr 、 cd)(w/sr) —— 3D 能量分布图 ——相干光系统的光波形分析 —— CIE 4 兼容度高， CAD 档汇入无破面，并支持图形数字曲线建立 —— 不管您想从您喜欢的光学设计软件，或是 CAD(IGES,STEP) 软件中导入您的设计，还是直接利用 FRED 软件中简单易用的界面进行建模，您都可以快速的开始实体原型。 应用举例： 激光二极管及光纤耦合系统 激光二极管案例是利用 FRED 来模拟出二极管输出、传递同调光、光纤耦合效率计算，这个系统包含了激光二极管光源、平行透镜、双歪斜棱镜、聚焦透镜、光纤输入面。 照明系统 - 非相干光源及反射罩系统 FRED 可以仿真所有显示系统的光源，包含了 LED 、 RGB LED 、白炽灯、 HID 氙气灯、氖灯、电弧光、荧光灯。而且可以随你所影机照明系统之弧光光源光学设计与分析，及成像系统到成像面是分析与设计。而投影机这个系统包含了照明设计、微机电设计、成像设计、极化分析、色彩分析及设计、散射光分析以及光机系统的设计及分析。 杂散光计算 利用 FRED 来建构任何复杂的结构分析，并提供给准确的分析结果，也可以真正的模拟出涂黑漆时，所产生的杂散光效应，看到杂散光形成及其路径，另可以将杂散光的分析结果分类，转成所需的报表或图形格式。 三片式透镜之鬼影分析 FRED 提供了透镜在真实世界时，所无法避免的现象 - 鬼影，可从透镜设计软件汇入三片式透镜，依需求 设定 多波长的发光源，也可自行定义光线的序列近轴描光方式，或是定义各透镜表面之光学特性 ( 镀膜 ) ，分析鬼影之不同光线路径、鬼影之照度分析。 干涉量测系统 同调光 (Coherent) 传递及干涉量测系统的模拟，可以由 FRED 的软件分析出光的传递过程，分光 ( 分出参考光 ) 、以及分析一个同调光的干涉图形，而 FRED 中的光源，也可以设定为高斯光束分布、同调光、极化特性，使光源更符合实际的激光 数组透镜 - 光照度计算 在 FRED 可以作非序列式的描光及同调光计算，可明显的表示出 FRED 的分析结果，与真实的系统是一致的。 分光仪 可利用 FRED 来建构、分析全像光栅分光仪 (Holographic Grating Spectrometer) ，设定出一个多波长的发光源，来进行一个范例的模拟及分析。 内视镜与导光管 利用 FRED 的照明设计，来验证医学及显示系统上之导光管，可对光线进行改变方向之特性。 FRED Optimum 简介 FRED Optimum 是 FRED 最新版本 . 它包含了内置的混合优化模块，并且拥有利用当今计算机高性能多核系统来加速光线追迹的能力。 FRED Optimum 的混合优化不同于透镜设计软件的优化。 FRED 的新混合全面优化运算是非序列性的。允许多重目标，拥有 fractional weighting 性能以连接变量和利用多种内置优化函数，加上用户自定义 scripted 优化函数可以应对非常任务。混合运算拥有对在 FRED 中直接内建的或者从 CAD 软件中导入的 NURBS 表面进行全面优化的能力。优化方案给了用户完全控制变量，优化函数和优化运算（ 1D or Downhill Simplex ）以解决艰苦的照明设计问题。
2024版光学设计软件Zemax中文教程
在Zemax中引入偏振器件，如偏振片、波片 等，进行光学系统的偏振设计。
通过仿真分析，评估偏振设计对光学系统性 能的改善程度。
自定义操作数编写技巧
了解自定义操作数基本概念
自定义操作数是指用户根据实际需求，在 Zemax中自定义的光学性能评价指标。
调试自定义操作数
在编写过程中，需要对自定义操作数进行调试和 验证，确保其正确性和可靠性。
它具有强大的光学仿真功能，可以模拟各种光学现象，如光的传播、反射、折射、 散射等。
Zemax还提供了丰富的光学元件库和优化的算法，使得用户可以更加高效地进行光 学设计。
软件安装步骤及注意事项 01
下载Zemax安装程序，并双击运行。
02
按照提示完成软件的安装过程，注 意选择正确的安装路径和组件。
安装完成后，需要激活软件，输入 正确的许可证密钥。
02 智能化、自动化将成为光学设计的重要发 展方向。
03
新材料、新工艺的不断涌现将为光学设计 提供更多可能性。
04
光学设计将与机械、电子、计算机等多学 科进一步交叉融合。
下一讲预告及预备工作
下一讲将介绍光学系统 的公差分析与优化方法。
01
02
建议学员多阅读相关文 献和资料，加深对光学 设计理论的理解。
属性栏显示了当前选中对 象的各种属性，用户可以 在这里进行修改和调整。
设计区域是用户进行光学 设计的主要场所，可以在 这里绘制和编辑光学系统。
初学者常见问题解答
问题1
01
如何启动Zemax软件？
解答
02
双击桌面上的Zemax图标或者在开始菜单中找到Zemax程序并
单击启动。
问题2
03
如何新建一个光学设计项目？
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新一代光学设计仿真软件FRED Optimum
设计光学元件，用于通过Luxeon® III Lambertian LED 光源在目标区域提供所需要的均匀性和高透过率分布.
问题: 设计光学元件，用于通过Luxeon® III Lambertian LED 光源在目标区域提供所需要的均匀性和高透过率分布. 解决: 利用FRED Optimum的混合优化定义两个优化函数，包含多个变量（在这里例子中为10个）来创建两个不同的光学元件，第一个为高透过率而第二个为高透过率并且均匀.
谁应该用我们的FRED Optimum版本呢？任何人在他们的光学工程工作中都需要优化。
这包括照明工程师，需要优化拥有10万条光线的LED系统、导光管的耦合效率，背光系统：并且光学设计师需要进行非序列性优化，特别在他们系统模型中还需要形状不常见的光学元件时。
FRED Optimum是FRED最新版本.它包含了内置的混合优化模块，并且拥有利用当今高性能多CPU系统来加速光线追迹的能力。
为什么FRED Optimum的混合优化不同于透镜设计软件的优化？FRED的新混合全面优化运算是非序列性的。
允许多重目标，拥有fractional weighting性能以连接变量和利用多种内置优化函数，加上用户自定义scripted优化函数可以应对非常任务。
混合运算拥有对在FRED中直接建的（如上图）或者从CAD软件中导入的NURBS表面进行全面优化的能力。
优化方案给了用户完全控制变量，优化函数和优化运算（1D or Downhill Simplex）以解决艰苦的照明设计问题。
FRED Optimum的菜单用看起来非常简单：用于优化时定义参数的内置标签电子数。