zemax优化功能

1、三种优化方法

zemax的三种优化方法中，局部优化会找到局部的极小值点，全局优化会找到整体的最小值点。

锤形优化适用于先用全局优化找到大概值后，进一步完善光学系统

对于评价函数单调或者局部最小值就是全局最小值的情况，使用局部优化和全局优化的结果是类似的。

局部优化依赖于初始值也就是起点的数值。

2、评价函数

也就是目标函数。

zemax提供了300多操作数来描述和使用评价函数

每个评价函数的操作数有四个参数：

目标、权重、当前值、贡献

操作数的权重直接影响着操作的贡献量，贡献百分比越大，优化时越重要。

系统自带的操作数对于简单的光学系统来说足够了，更复杂的系统需要自定义输入操作数

建立一个简单光路：

此时系统的光路图如图所示：

打开评价函数编辑器：

在优化向导中，我们可以使用系统自带的评价函数，此时只需要描述我们想要的效果，就会自动生成评价函数。比如：

 软件提供常用的三种优化目标：波前优化、光斑半径优化、角半径优化

一般使用RMS均方根算法

质心：光束在像面上形成的光斑的中心，不管主光线是否是光束中心。

主光线：经过光学系统孔径光阑的中心的光线。

下面分别介绍集中优化目标：

（1）波前优化：

以优化光线的光程差为目标，根据等光程原理，平行光在像空间聚焦在一点时，光程相等。

由于实际光学系统的问题，成像面上出现各类像差，并不汇聚在一点，光程不等

这种优化方式就是尽量调整使得光线到达像平面上像点时光程相等

适用于小像差的光学系统

如下：

执行优化：

此时光线汇聚在一点处：

 （2）光斑尺寸优化

优化物方市场光束在像面上的光斑最小

优化的模式必须是聚焦

使用广泛

有四种光斑的优化目标：

综合光斑：物点所有光束成像到像面上像点的大小，包含了所有像差的影响

X和Y方向的光斑：适用于有特定光斑要求的系统，或者X、Y轴分别汇聚在不同的位置

类似的XY光扇光斑

（3）角谱半径优化

优化物方视场光束到像空间时边缘光纤和主光线中的角度

这种需要用在无焦模式，也就是最终目的是出射光线平行传播

使用无焦模式时点选图中的无焦像空间即可