摘要：随着光学技术以及现代医学的发展,人们对基于内窥镜的微创手术接受度日益提高,医生通过观察由内窥镜获取的病变组织图像进行诊断,因此其光学系统的成像质量至关重要。目前市场上大多数内窥镜图像清晰但细节不够锐利,该文基于zemax设计了一款分辨率达到2k的内窥镜光学系统,使得最终成像质量更佳。通过提高物镜的相对孔径,并提供一种新的中继硬管棒镜模块及与之匹配的转接光学模块,其入瞳直径为0.6 mm,总长为388.7 mm,视场角为±37.5°,物距为26 mm时物方分辨率为32 lp/mm,物方角分辨力为17/c/(°)。考虑加工以及装配误差,进行公差分析后可知,设计的系统满足实际使用要求。

摘要：传统的激光测振仪多使用氦氖激光器,不满足人眼安全条件,在户外容易受到太阳光干扰。其使用的光学天线大多数仅能工作于氦氖激光器的辐射波段,同时存在结构复杂、成本较高、收集效率低、工作距离较短等不足。为了解决以上问题,基于近红外波段透镜组的扩束和聚焦原理,以zemax作为设计工具,以点列图和波前图为主要分析手段,设计并制作了一款可工作于1550 nm的三片式收发一体光学天线,结构简单,成本低。分析结果显示:在0.3~15.0 m的工作距离范围内均可获得直径小于2 mm的聚焦光斑;测试结果显示其最大收集效率可达到51.6%。同时,将该光学天线应用于自主设计搭建的激光多普勒测振仪中,实现了不同工作距离下的振动测量,有效扩展了激光测振仪的应用范围和应用场景,在机械、航空、建筑、医学、农学等领域有很大的应用潜力。

摘要：为了降低光学气体浓度传感器的制造成本,利用zemax光学设计软件设计并优化了一种适用于热光源的米级光程红外气体吸收池结构。结构由两个准直、聚焦光线的抛物面反射镜和五个用于增加光程的平面镜构成。仿真结果表明,气体吸收池由于几何结构导致的光功率损耗仅为1%,其光程达到了1049.75mm,对比传统透镜结构的气体吸收池,此结构具有体积小、光程长、损耗率低以及拓展性强等特点,可应用于构建低成本、亚PPM级红外气体传感器。

摘要：为了发挥单管半导体激光器的优势,获得光纤耦合模块多波长、高功率、高亮度的光束输出,利用zemax软件仿真模拟,设计了一种单管光纤耦合模块。此模块将32支输出波长分别为915 nm、975 nm,输出功率为15 W的单管半导体激光器,经过微透镜组快慢轴光束整形、空间合束、偏振合束、波长合束以及光束聚焦等一系列工艺后,耦合进芯径200μm、数值孔径0.22的光纤。模拟结果显示,光纤输出功率467.46 W,光纤前后耦合效率大于98.47%,总耦合效率高于97.39%,光功率密度高于12.86 MW/(cm2·sr),达到了泵浦激光器和功率型器件的性能要求。使用Solidworks软件设计了相应的底板结构,并结合ANSYS软件进行散热模拟分析,结果显示该模块散热性能良好,可行性较高。

摘要：为进一步优化传统反光杯在匀光、防眩光等方面的问题,基于zemax仿真软件设计出了一种匀光性能优越的鳞甲反光杯。仿真结果表明,在杯前25 m处的配光屏幕上,最大光照强度为234 lx,中心HV点的光照强度大于0.80 Emax,各指标均符合国标GB 25991—2010《汽车用LED前照灯》的要求。将鳞甲反光杯与微透镜阵列相结合,使配光屏幕上的最大光照强度减小至59.51 lx,在各项指标仍符合国家标准的情况下,该系统的光斑能量更加均匀,且中心区域的光强进一步降低,光斑边缘过渡更加柔和,防止汽车远光灯产生眩光的效果更好,可以大量应用于汽车前照远光灯。

摘要：针对超广角照相物镜的设计,利用zemax光学设计软件,由各种操作数对镜头的基本参数和外形尺寸进行限制,通过选择适当后组,利用三级逆伽利略系统串接的方法优化设计了前组,前后组组合在一起后经过进一步优化设计,得到一款在可见光波段内、焦距为6.2mm、全视场角为100°、F数为2.1的照相物镜。该镜头由16片球面透镜组成,设计结果表明,全视场镜头的最大畸变量的绝对值小于3.5%,最大场曲小于0.05mm,全视场MTF值在空间频率50lp/mm时高于0.7,达到衍射极限。

摘要：水质参数近红外检测具有快速、非破坏性、无需预处理的特点,是近年来的研究热点。主要探讨了700~1 100 nm波段光栅型短波近红外检测中光学系统的仿真设计及优化方法。通过Czerny-Turner分光结构的参数计算,设计光路位置参数以及光学元件尺寸结构参数;基于zemax仿真软件,对光线追迹进行仿真和光路结构优化研究。基于zemax光学系统的仿真优化设计,可获得结构简单、开发成本较低的光栅型短波近红外检测装置,为水质参数近红外检测小型化仪器的开发提供理论依据和技术支持。

摘要：为了研制基于傅里叶变换红外光谱技术的多组分气体分析仪,以光学设计软件zemax为基础,对组成傅里叶红外多组分气体分析仪的主要部件,包括迈克耳孙干涉仪和长光程怀特池进行了设计,同时对系统光路也进行了设计,并对其进行了仿真模拟。根据仿真结果研制的设备成功采集到红外光谱,证明光学设计完全可行,可以指导设备的研制工作。

摘要：随着半导体激光器光源在激光加工领域的应用不断拓展,研制高耦合效率的半导体激光器光纤耦合模块变得十分重要。为了进一步提高光纤耦合激光二极管模块的输出功率,本文应用zemax光学设计软件进行仿真模拟,将12只波长为808 nm、输出功率为10 W的单管半导体激光器通过合束方法高效率耦合进光纤。耦合光纤芯径为150μm、数值孔径为0.22,光纤输出功率为116.2 W,耦合效率为96.8%。

摘要：通过对光纤耦合条件的理论分析,设计了扩束型光纤连接器的光学系统,并在zemax软件的混合模式下实现仿真。定量分析准直镜和聚焦镜产生的对准误差所引起的光束质量和耦合效率的变化。模拟结果表明,准直镜和聚焦镜存在偏心或倾斜误差且在允许范围内,可调整两透镜的位置补偿像差和光轴偏移以确保光束质量和耦合效率达标,并对模拟结果进行实验验证。再模拟光纤连接器在不同直径时的对准误差允许范围,并推导对准误差补偿公式。在扩束型光纤连接器的设计和装调过程中,计算对准误差补偿公式,由于准直镜失调产生的对准误差可通过聚焦镜进行补偿,既增加设计精度又简化装调过程。最后根据对准误差分析结果,自行设计并制造12kW@600μm的扩束型光纤连接器。