Zemax激光高斯光束仿真-開題報(bào)告.doc

Zemax激光高斯光束仿真 _開題報(bào)告 學(xué)生：陳琪 物理與信息工程學(xué)院 指導(dǎo)老師：陳翔宇 江漢大學(xué)一 研究的目的和意義激光自60年代初問(wèn)世以來(lái)，由于其亮度高、單色性好、方向性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。例如激光加工、激光精密測(cè)量與定位、光學(xué)信息處理和全息術(shù)、模式識(shí)別和光計(jì)算、光通信等。但無(wú)論激光在哪方面的應(yīng)用，都離不開激光束的傳輸，因此研究激光束在各種不同介質(zhì)中的傳輸形式和傳輸規(guī)律，并設(shè)計(jì)出實(shí)用的激光光學(xué)系統(tǒng)，是激光技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要問(wèn)題。激光具有方向性好能量散射少接近與單色光單位面積能量高等優(yōu)點(diǎn)所以在光纖通信材料加工等方面有廣泛應(yīng)用。光作為目前應(yīng)用領(lǐng)域不論是在工業(yè)切割還是在醫(yī)學(xué)光子領(lǐng)域各種各樣的場(chǎng)合越來(lái)越需要引進(jìn)這種光源。但由于激光具有單位面積能量高不易進(jìn)行實(shí)物實(shí)驗(yàn)；還有就是各種光學(xué)元器件價(jià)格昂貴為了減少損失各種光學(xué)模擬軟件應(yīng)運(yùn)而生。光學(xué)模擬軟件可以極大程度的還原真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程可以做各種各樣的光路模擬波形仿真。Zmax作為一款光學(xué)模擬軟件其具有上手容易功能強(qiáng)大基本可以滿足光學(xué)設(shè)計(jì)要求。二 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)Zmax作為一款光學(xué)模擬軟件其具有上手容易功能強(qiáng)大基本可以滿足光學(xué)設(shè)計(jì)的要求，目前市面上主要的光學(xué)輔助設(shè)計(jì)軟件有 Zemax （光學(xué)設(shè)計(jì)軟件） TracePro（光學(xué)仿真軟件） ASAP（光學(xué)仿真軟件） LightTools（光學(xué)仿真軟件） CODEV (Optical Research Associates ) OSLO （ Lambda光學(xué)設(shè)計(jì)軟件） ZEMAX 是將實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概念、優(yōu)化、分析、公差以及報(bào)表集成在一起的一套綜合性的光學(xué)設(shè)計(jì)仿真軟件。 OSLO 是處理光學(xué)系統(tǒng)的布局和優(yōu)化的代表性光學(xué)設(shè)計(jì)軟件。 CODE V是Optical Research Associates推出的大型光學(xué)設(shè)計(jì)軟件，功能非常強(qiáng)大，價(jià)格相當(dāng)昂貴。 TracePro 是能進(jìn)行常規(guī)光學(xué)分析、設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)、分析輻射度和亮度的軟件。 ASAP：世界各地的光學(xué)工程師都公認(rèn)ASAP（Advanced Systems Analysis Program，高級(jí)系統(tǒng)分析程序）為光學(xué)系統(tǒng)定量分析的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。ASAP的分析功能包括照明分析、輻射度測(cè)量、偏振、光纖耦合效率、干涉測(cè)量、雜光分析（散射和鬼影分析）、成像質(zhì)量及薄膜鍍膜性能分析。 LightTools是一個(gè)全新的具有光學(xué)精度的交互式三維實(shí)體建模軟件體系,在系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)、復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃、光機(jī)一體設(shè)計(jì)、雜光分析、照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析、單位各部門間學(xué)術(shù)交流和數(shù)據(jù)交換、課題論證或產(chǎn)品推廣等各環(huán)節(jié)中均可發(fā)揮重要的作用，成為人們理想的工具。ZEMAX已經(jīng)成為當(dāng)今使用最普遍的光學(xué)設(shè)計(jì)軟件之一 市場(chǎng)占有率：8085% 全球已經(jīng)銷售了兩萬(wàn)多套 臺(tái)灣地區(qū)已經(jīng)銷售600多套 我國(guó)大陸地區(qū)已經(jīng)有300多套。市場(chǎng)應(yīng)用 應(yīng)用范圍： 傳統(tǒng)相機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、內(nèi)窺鏡等光學(xué)鏡頭的設(shè)計(jì) DVD、VCD讀寫頭 投影系統(tǒng)，背投電視 照明系統(tǒng) 干涉儀 LED Laser diode 光通信器件設(shè)計(jì)等等Zemax使用群NASA美國(guó)太空總署,Sandia 國(guó)家實(shí)驗(yàn)室, U.S.Army軍隊(duì), HP, Motorola中國(guó)臺(tái)灣地區(qū):電子所,中科院,大學(xué)以及掃描儀,相機(jī),望遠(yuǎn)鏡,投影機(jī)等制造商.中國(guó)大陸：光學(xué)、光電研究所，大學(xué)，光學(xué)公司，光學(xué)加工廠，從事光學(xué)鏡頭、條形碼、投影儀、背投影電視、光通信器件、VCD及DVD讀寫頭等的設(shè)計(jì)的公司。ZEMAX簡(jiǎn)介（I） Focus Software 公司產(chǎn)品光學(xué)鏡頭設(shè)計(jì)和光學(xué)系統(tǒng)分析軟件 版本有三個(gè)等級(jí)： ZEMAXSE(標(biāo)準(zhǔn)版) ZEMAXXE(完整版) ZEMAXEE(專業(yè)版) 每年有數(shù)次版本更新，可以到ZEMAX的網(wǎng)站上下載更新界面友好，容易上手；資料豐富，既可以直接選擇，又可以自定義； 可建立反射、 折射、衍射及散射等光學(xué)模型； 可進(jìn)行偏振、鍍膜和溫度、氣壓等方面的分析 具有強(qiáng)大的像質(zhì)評(píng)價(jià)和分析功能； 豐富的資料庫(kù)，有現(xiàn)成的鏡頭和玻璃、樣板數(shù)據(jù)，可供用戶選擇； 大部分窗口都提供在線幫助,方便隨時(shí)獲取相關(guān)功能的在線解釋和幫助；三 研究課題本課題主要是研究zemax軟件的使用以及熟悉一下操作實(shí)踐1）根據(jù)自己要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，先有一個(gè)大致的光學(xué)結(jié)構(gòu)。2）從手冊(cè)查閱，找到類似的光學(xué)結(jié)構(gòu)。3）輸入系統(tǒng)，然后優(yōu)化這個(gè)系統(tǒng)知道自己滿意。分析功能得到系統(tǒng)的預(yù)期。主要需要使用的是，點(diǎn)圖，就是spot diagram.這個(gè)可以看出最后系統(tǒng)的點(diǎn)好壞。波面圖，就是OPD fan，這個(gè)可以看出設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在出瞳位置的波面差還有就是MTF，zemax的mtf有兩種，一種是衍射的，一種是幾何的，一般來(lái)說(shuō)在OPD超過(guò)5個(gè)波長(zhǎng)的時(shí)候幾何的比較常用其余的就是優(yōu)化的時(shí)候如何能調(diào)整優(yōu)化參數(shù)。最后可以通過(guò)公差torlrance對(duì)未知的系統(tǒng)成品四 進(jìn)度計(jì)劃我的論文設(shè)計(jì)工作主要分三個(gè)階段，設(shè)計(jì)前期主要是搜集論文所需的各種資料和進(jìn)行方案論證，中期進(jìn)入各項(xiàng)實(shí)際制作，最后完成畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告的寫作。其時(shí)間安排大體如下：（1）.收集資料1周。（2）.了解并掌握zemax軟件工作原理及方法4周。（3）.對(duì)半導(dǎo)體激光器進(jìn)行調(diào)諧實(shí)驗(yàn)2周。（4）.記錄并整理數(shù)據(jù)2周。（5）