《ZEMAX与光学设计》课程教学大纲.docx

ZEMAX与光学设计ZEMAX& Optical Design一、课程基本情况课程类别：专业方向课课程学分：2学分课程总学时：32学时（讲课：20学时，上机：12学时）课程性质：专业选修 开课学期：第5学期 先修课程：儿何光学、物理光学、大学物理、高等数学等 适用专业：光电信息科学与工程专业，本科生教材：林晓阳编著，ZEMAX光学设计超级学习手册（第一版），人民邮电出版社，2014.4 开课单位：物理与光电工程学院，光电信息科学与工程专业二、课程性质、教学目标和任务ZEMAX与光学设计是一门专业方向课，同时又是一门培养学生掌握光学系统设计能力 的选修课光学设计是现代光学仪器设计的核心，为实现培养目标，本课程的设置是要让光 电信息科学与工程专业的学生掌握光学系统设计的基本理论和方法，熟悉典型光学系统的光 学特性与优化设计过程，掌握ZEMAX软件的基本使用技巧，并能用ZEMAX软件做简单的光 学设计和光学制图；熟悉光机系统绘图的国家标准，体验光学设计岗位，通过对具体设计实 例分析，使学生理论联系实际，培养学生发现问题、分析问题的创新思维，并提高其解决工 程实际问题的能力和撰写论文的基本功三、教学内容和要求第一章初级像差理论、像质评价与像差校正（4学时）1教学内容：1.1 几何像差与波像差表示方法及像差校正1.2 几种像质评价方法1.3 波像差1.4 厚透镜初级像差1.5 像差校正和平衡方法2教学要求：（1）熟练掌握各种像差的概念、产生原因与校正方法：（2）掌握厚透镜和薄透镜的像差理论校正方法；（3）熟悉常用的像质评价方法，如点列图、系统传函等；（4）掌握波像差的概念，理解波象差与几何象差的关系。

第二章ZEMAX入门与基本功能详解（2学时）1教学内容：2.1 光学自动设计基本原理2.2 ZEMAX用户界面、基本操作与快捷键2.3 ZEMAX的3种优化方法2.4 ZEMAX评价函数的构成、权因子及使用方法2.5 ZEMAX坐标断点使用方法2教学要求：（1）了解光学自动设计基本思路：（2） 了解界面主窗口菜单各项功能，熟练掌握各对话框的操作，如镜头数据等；（3）熟悉像质评价快捷工具栏；掌握ZEMAX中像质评价方法、能量分析、像分析等;（4）掌握3种优化方法及灵活运用评价函数进行控制优化；（5）熟练掌握坐标断点的使用方法第三章序列建模基础设计实例（4学时）1教学内容：3.1 单透镜设计；3.2 双胶合消色差透镜设计；3.3 牛顿望远镜设计；3.4 望远物镜或准直物镜的设计2教学要求：（1）理解系统序列建模思想：（2）理解缺省优化函数的构成方法；了解优化函数的构成要素；（3）掌握如何自定义优化函数；（4）熟悉坐标断点、孔径遮拦的设置及Hammer优化等功能：（5）熟练掌握准直透镜的3种设计方法第四章多重结构系列举例（6学时）1教学内容：4.1 变焦镜头设计4.2 扫描镜头设计4.3 多光路干涉系统设计4.4 扩束镜系统设计2教学要求：（1）掌握ZEMAX多重结构使用方法；（2）理解扩束镜多波长多参数的优化思路；（3）掌握变焦镜头在ZEMAX中的设计与优化；（4）熟练掌握利用多重组态构建干涉系统光路。

第五章照相物镜设计实例（2学时）1教学内容：5.1 照相物镜的光学特性和结构形式5.2 照相物镜设计与优化5.3 用ZEMAX设计双高斯物镜2教学要求：（1）了解照相机物镜的光学特性和结构形式；（2）掌握常见像差控制在评价函数中的实现；（3）熟练运用ZEMAX进行照相物镜的设计第六章非序列建模设计实例（2学时）1教学内容：6.1 ZEMAX中非序列模型介绍6.2 创立和优化非序列光学系统6.3 将序列面改成非序列物体6.4 模拟混合式非序列（NSC with Ports）6.5 多光路干涉系统设计实例2教学要求：（1）理解非序列系统建模思想，了解序列与非序列光线追迹的区别；（2）熟练掌握如何创立与优化非序列系统模型；（3）掌握如何将序列面改成非序列物体四、课程考核.考核方式：课程设计报告，1篇；1 .总评成绩计算方式：采用多项计分考核（设计报告、上机情况、考勤、课堂表现等）;2 .是否使用多媒体：是（以多媒体教学为主、板书为辅）;五、参考书目1 .黄一帆、李林编，光学设计教程.北京：北京理工大学出版社，2009.2 . wavelab工作室编,ZEMAX经典实例剖析.南京：光科信息技术,2012.3 .王之江编，实用光学技术手册.北京：机械工业出版社，2007.4 .迟泽英、陈文建编，应用光学与光学设计基础.南京：东南大学出版社，2008.5 .毛文炜编，光学镜头的优化设计.北京：清华大学出版社，2009.。