ZEMAX非序列灯丝反光杯光路模拟
ZEMAX光学设计：在非序列模式下仿真双折射实例
ZEMAX光学设计：在非序列模式下仿真双折射实例
引言：
在非序列模式下，在物体类型（Object Type）中设置相关参数来仿真双折射偏振器件。
设计仿真：在ZEMAX非序列模式下仿真双折射偏振器件。
在波长设定对话框中，选择F,d,C（visible）自动加入三个波长，如下图：
在NSC Editor中输入结构参数，如下图：
第一行，设置一个椭球光源，Layout Rays设为100，Analysis Rays 设为100000，X Half Width和Y Half Width分别设为0.5mm，其他参数默认。
第二行，设置一个柱状双折射晶体，Z Position设为1，Material设为CALCITE（方解石），Front R和Back R分别设为20，Z Length设为100。
如上图，在第二行的Index对话框中，选择Birefringent，并在Ay 和Az分别设为0.707，Axis Length（轴线长度）为10mm。
第三行和第四行，分别设置两个Source Rectangle，用于分别探测o光和e 光。
查看NSC 3D Layout，如下图：
注意：需要勾选“Split NSC
Rays”。
查看探测器探测到的o光和e光的图像，如下图：。
光学设计指引贴9《非序列照明系统优化》
光学设计指引贴9：非序列照明系统优化ZEMAX中的非序列照明系统优化，弥补了一些照明系统模拟软件不能优化的弊端，因此也是不少光学设计者感兴趣的问题。
为了能了解与掌握非序列系统的优化，应先了解非序列的建模。
本章给出了“桌面\非序列优化\1－非序列建模实例\例1.ZMX”，及其建模笔记“例1 建模笔记.doc”。
另外在ZEMAX 2009中做了个用FREZ操作数，进行非序列优化的实例“桌面\非序列优化\2－非序列优化实例\实例2”，内有ZEMAX建模文件，及其建模优化说明“非序列自由形式（Freeform Z）的优化.doc”。
这个优化实例,可引申到反光瓦，CPC类聚光照明系统的优化上。
以上只是非序列优化快速入门的指引部分，在“桌面\非序列优化\3－非序列优化教程\例3－非序列优化改善.ZMX”光棒优化方法，详细介绍了非序列优化的基本原理。
在此基础上，可以参考三个网上下载的非序列优化的说明。
一关于非序列操作数分类根据用途不同分为两类：1 非序列物体数据的约束NPXG－非连续的物体位置x 坐标大于NPXL－非连续的物体位置x 坐标小于NPXV－非连续的物体位置x 坐标值NPYG－非连续的物体位置Y 坐标大于NPYL－非连续的物体位置Y 坐标小于NPYV－非连续的物体位置Y 坐标值NPZG－非连续的物体位置z 坐标大于NPZL－非连续的物体位置z 坐标小于NPZV－非连续的物体位置z 坐标值NTXG－非连续的物体位置x 倾斜大于NTXL－非连续的物体位置x 倾斜小于NTXV－非连续的物体位置x 倾斜值NTYG－非连续的物体位置y 倾斜大于NTYL－非连续的物体位置y 倾斜小于NTYV－非连续的物体位置y 倾斜值NTZG－非连续的物体位置Z 倾斜大于NTZL－非连续的物体位置Z 倾斜小于NTZV－非连续的物体位置Z 倾斜值NPGT－非连续参数大于。
Hx 的值用来定义参数编号NPLT－非连续参数小于。
Hx 的值用来定义参数编号NPV A－非连续参数等于。
Zemax光纤输出光斑整形光源的选择问题(非序列模式)018
018：光纤输出光斑整形光源的选择问题（非序列模式）前面，我们已经用序列模式（实际是混合模式）描述过光纤输出光斑整形的例子，为何又要在非序列模式中再次描述呢？因为笔者在应用中发现，混合模式在某些情况下仿真的效果不佳。
下面举例来说明这个问题。
随便举个例子，如图18-1所示，先将系统波长设为0.808、0.850、0.880、0.910、0.950、0.980多波长系统（多几个波长或者少几个波长都没关系），光纤作为非序列元件插入到序列模式中，光纤芯径为0.1mm；光纤输出后经消色差透镜准直，再经过一个柱面镜和一个消色差透镜聚焦成为一个椭圆形光斑。
然后打开点列图，查看光斑形状。
如图18-2和18-3所示，在光线数目设置为不同的条件下，光斑形状、几何尺寸会有较大差异。
有时候就会怀疑，光线数目到底多少是合适的，是否光线数目越多越准确呢？不过，光线数目太多的话，会影响显示效果，刷新图像时间比较长（切换一下窗口就会刷新），内存小的话就比较讨厌了。
甚至有时候光线数目差异不大（奇数或偶数差异），但也会导致显示效果差异明显。
于是，我们来看看完全在非序列模式下，仿真效果又会怎样。
图18-1 光学组件列表（参数较多分段显示）图18-2 点列图离焦列表（光线数目7）图18-3 点列图离焦列表（光线数目79）图18-4 3D光路结构图（混合序列模式）为了减少麻烦，用不着重新在非序列模式中编辑所有组件；我们可以将上述例子直接转换到非序列模式下。
步骤为，主菜单Tools→Miscellaneous→Convert to NSC Group，在弹出的对话框中，选择要转换的序列范围，比如，这里是从Surface 2到Surface 13，同时注意勾选Convert file to non-sequential mode，确定后即可转换为非序列模式，透镜元件都在。
不过，你会发现，原来已有的非序列组件不能转换过来，自动消失了。
不过没关系，重新编辑缺失的组件即可。
Zemax非序列光线追迹
Zemax⾮序列光线追迹⾮序列光线追迹⾮序列光线追迹是 Zemax 中的核⼼技术。
它是⽤于在具有多个光学路径的系统中对光线进⾏追迹的⼀种强⼤通⽤技术。
典型⽤例包括：1.照明系统，尤其是具有多个或复杂光源的照明系统2.⼲涉仪这类系统，其中穿过⼏个不同光学系统的光线必须以相⼲⽅式重组3.其他序列光学系统中的杂散光分析⾮序列范式是任何光线都没有预定义路径。
光线射出并投射到光路中的任意物体上，随后可能反射、折射、衍射、散射、分裂为⼦光线等。
与序列光线追迹相⽐，这是⼀项更为通⽤的技术，因此在光线追迹速度⽅⾯要慢⼀些。
在⾮序列元件编辑器中提供了物体列表。
此列表中的物体顺序没有意义（对此有⼏个例外情况：有关详细信息，请参见⼏何形状创建⼀节）。
光线从光源物体开始传播，直⾄投射到某个物体上，在该点可能会部分反射、透射、散射或衍射：的 N-BK7 棱镜⾯反射，⼤约 50% 的能在此例中，⼤约 1% 的能量被涂有 MgF2量被两个棱镜相接触的直⾓斜边⾯上的膜层反射/透射。
系统会发起新光线（称为“⼦”光线）以带⾛这部分能量，从⽽⽣成能量在系统中的去向的完整视图。
物体Zemax 中的⾮序列光线追迹以三维物体为基础。
（注意：要求所有程序均⽀持⾮序列光线追迹是不现实的。
）在 Zemax 中，⾮序列物体完全由定义该物体所需的所有表⾯组成。
例如，标准透镜物体由正⾯和背⾯、连接两⾯的柱体和边缘上的斜⾯组成。
多数 Zemax 物体均实现了参数化，这表⽰这些表⾯通过下列等式进⾏了定义。
因此，创建和修改很⽅便，⽽且仅占⽤⾮常少的内存空间。
此外，还可以进⾏优化并确定公差。
有些 Zemax 物体未实现参数化，如 CAD 物体。
这些物体只是作为数据⽂件存在。
由于 Zemax 将所有物体均视为三维体，⽽不是表⾯集合，所以很容易进⾏光线追迹和管理⼤型 CAD ⽂件。
基于表⾯的代码可能需要成千上万个表⾯来表⽰复杂的CAD 物体：在 Zemax 中，它就是⼀个物体。
ZEMAX 混合式非序列设计
为预防这个状况，需要内部部分局部为空 气，对象2，4，6将运行这份工作。
10）空气透镜
11)调整焦距参数 透过改变内部组件的半径来定义多焦透镜 对象3：radius1=45mm 对象5：radius1=35mm 对象7：radius1=25mm
12）多焦透镜
13）带状优化 希望透镜的每个局部将能量聚集在像面 上的特定局部
3）出口埠 •出口端口的位置通过序列性表面的参数 栏设置 出口端位置exit locZ:25mm 显示埠（draw ports?):3
---在layout中画出入口埠和出口埠
•出口埠的尺寸通过非序列性表面后的表 面半高设置其半径
表面2之半高：25mm
表面2之厚度：80mm
4）非序列组件 ---通过非序列性组件编辑器（nonsequential component editor, NSCE）来定义 多重对象中，重迭体积的属性有NSCE 中最后一个对象所定义，需从最外层开 始定义透镜对象到最内层。
•设置NSCE的对象1的型态为: standard lens
5)对象属性 Z position:5mm Material:BK7 Radius 1:50mm Clear1/Edge1:20mm（忽略错误信息） Thickness:10mm Clear2/Edge2:20mm 保留其它所有参数为默认值
ZEMAX 混合式非序列设计 1)混合式非序列
序列式模式+混合式非序列 2）多焦透镜
---曲率半径为孔径位置的函数 该透镜将有四个不同的局部
•系统孔径：
•最大嵌入对象数
•视场设置 默认视场
•默认波长
•在LDE的光阑之后新增一个表面 ---定义非序列模式的出口端口（Exit port)
Zemax课堂(非序列)
• 能提供的分析功能有：光线分布和detector记录的能量。
NSC ray tracing with ports的步聚
• 1) 将一个Non-Sequential Components surface插入到Lens Data Editor，这个面就是NSC group的entry port。
• 2)Non-Sequential Components surface后面的参数定义NSC group的 exit port的位置。 • 3) Objects的位置在Non-Sequential Components Editors中定义(相对 于entry port)。 • 4) 从entry port进入NSC group的光线不能分裂或散射。
• Non-sequential就是光线的追迹是按它打到各个面上的实际顺序， 而不是按LDE中放置的顺序；
• 在non-sequential追迹中，光线可能会多次打到同一个物件上。 要求non-sequential追迹的物件有faceted objects, prisms, light pipes, lens arrays, reflectors, and Fresnel lenses等; • 有些类型的分析，如stray或scattered light 效应，只能在完全 non-sequential环境中进行。
Object properties
NSC Ray Trace
• NSC Editors>>Detectors>>Ray Trace/Detector Control • 算法：Monte Carlo光线追迹，
Detector Viewer
• NSC Editors>>Detectors>>Detector Viewer
【VIP专享】zemax文档
ZEMAX文档背景：大部分光学仪器都不是在理想条件下使用的，大多受到外界条件或安装时的影响，从而改变了玻璃自身的一些性质以及玻璃在仪器中的位置。
如温度及压力的变化会引起玻璃的折射率、曲率半径、厚度的变化；安装玻璃时，使玻璃产生一个位移，这些参数的变化将引起成像质量的波动，因此需要对设计好的结构进行温度和压力分析。
高精密的空间光学仪器必须在严酷的空间环境下具备可靠的光学性能。
这些空间环境体现在火箭发射阶段的冲击、振动、过载环境和在轨运行的空间微重力环境及空间热环境，使光机结构中产生刚体位移和表面畸变, 对光学系统必将造成光学误差, 影响成像质量, 甚至有时还会导致光学系统失效。
透镜受力的各种情况：•透镜装入镜框内通过注胶外加压板受到的压力•受到透镜自身重力的作用•地域的改变造成气压的改变从而对透镜压力的改变•进入不同的环境如在水里进行拍照、录像目标：步骤1：将理想的玻璃（未受外界条件影响）参数输入ZEMAX中得到一个分析文件。
步骤2：利用有限元分析软件将玻璃受到外界条件影响转变成玻璃的具体位移以及外界给玻璃的具体压力（玻璃自身参数的改变）。
步骤3：改变玻璃的几何变化使其产生的变化等效于步骤2中位移和压力产生的变化。
步骤4：生成程序（输入力和位移的变化，程序自动生成新的变化）ZEMAX简介•ZEMAX是一套综合性的光学设计软件，集成了光学系统所有的概念、设计、优化、分析、公差分析和文件管理功能。
ZEMAX所有的这些功能都有一个直观的接口，它们具有功能强大、灵活、快速、容易使用等优点。
•ZEMAX 有三种不同的版本：ZEMAX-SE（标准版）；ZEMAX-XE（扩展版）；ZEMAX-EE（工程版）。
有些功能只在EE版本中才具有。
ZEMAX可以模拟序列性（Sequential）和非序列性（non-sequential）系统，分别针对成像系统和非成像系统。
用于光学组件设计及照明系统的照度分析，也可建立反射、折射、绕射等光学模型。
zemax非序列中模拟径向光栅
zemax非序列中模拟径向光栅Zemax是一款广泛应用于光学系统设计和模拟的软件工具。
在Zemax 中，我们可以使用非序列模拟来模拟径向光栅。
径向光栅是一种光学元件，它可以将进入光栅的光束分散成不同的波长，类似于光谱仪的作用。
在本文中，我们将介绍如何在Zemax中模拟径向光栅，并探讨其应用和特点。
我们需要在Zemax中创建一个光学系统。
我们可以选择适当的光源、透镜和探测器等元件，以构建一个完整的光学系统。
然后，我们可以在系统中添加一个径向光栅元件。
在Zemax中，我们可以选择不同的径向光栅参数，如光栅周期、光栅深度和光栅材料等。
这些参数将影响光栅的分散能力和效率。
一旦我们设置好了系统和光栅参数，我们可以使用Zemax的非序列模拟功能来模拟径向光栅的性能。
非序列模拟是一种基于物理光学原理的计算方法，可以模拟光线在光学系统中的传播和相互作用。
通过非序列模拟，我们可以得到光栅对不同波长的光的分散效果。
在模拟过程中，我们可以通过调整光源的波长范围和光栅的参数来观察光栅的分散效果。
我们可以得到不同波长下的光强分布图和光谱信息。
通过分析这些结果，我们可以了解光栅的分散能力和波长选择的范围。
径向光栅在实际应用中有许多重要的应用。
例如，它可以用于光谱分析、光学传感、激光调谐等领域。
通过模拟径向光栅的性能，我们可以优化光栅设计，提高光栅的分散效率和波长选择范围。
这对于一些需要进行波长选择和光谱分析的光学系统来说非常重要。
除了模拟径向光栅的性能，Zemax还提供了许多其他功能来辅助光学系统的设计和优化。
例如，我们可以使用优化功能来自动调整系统中的元件参数，以满足特定的设计要求。
我们还可以使用散射和吸收分析工具来评估系统中的光损失和噪声。
所有这些功能都使得Zemax成为光学系统设计和优化的强大工具。
在使用Zemax进行非序列模拟时，我们还需要注意一些细节。
首先，我们需要确保光源和探测器的位置和方向设置正确，以保证模拟结果的准确性。