نرم‌افزار Zemax OpticStudio یکی از قدرتمندترین ابزارهای طراحی و شبیه‌سازی سیستم‌های اپتیکی است که در صنایع اپتیک، فوتونیک و مهندسی نوری کاربرد گسترده دارد. این نرم‌افزار قابلیت مدل‌سازی سیستم‌های نوری را در دو حالت اصلی ترتیبی (Sequential) و غیرترتیبی (Non-Sequential) فراهم می‌کند. در حالت ترتیبی، مسیر نور به صورت مرحله به مرحله و پشت سر هم تعریف می‌شود و برای طراحی لنزها و سیستم‌های تصویربرداری مناسب است. حالت غیرترتیبی برای شبیه‌سازی سیستم‌های پیچیده‌تر مانند سیستم‌های روشنایی، پراکندگی نور و لیزرها به کار می‌رود. Zemax امکان تحلیل کیفیت تصویر، انحرافات اپتیکی، بهینه‌سازی طراحی، و بررسی تولرانس و تولیدپذیری را نیز دارد. این نرم‌افزار از کتابخانه‌های گسترده‌ای برای مواد اپتیکی و سطوح مختلف بهره می‌برد و با رابط کاربری گرافیکی ساده و ابزارهای برنامه‌نویسی مانند ZPL و API، طراحی‌های دقیق و خودکار را ممکن می‌سازد. همچنین، Zemax OpticStudio امکان استخراج گزارش‌های تخصصی و ارتباط با نرم‌افزارهای دیگر مثل MATLAB را دارد. این ویژگی‌ها Zemax را به انتخاب اول مهندسان اپتیک در پروژه‌های تحقیقاتی و صنعتی تبدیل کرده است.
سرفصل های آموزش از پایه طراحی اپتیکی با Zemax
بخش اول: مبانی اپتیک هندسی و مقدمات Zemax (هدف: درک اصول فیزیکی سیستم‌های اپتیکی و آمادگی برای کار با نرم‌افزار)
- مبانی اپتیک هندسی و فیزیکی
- اصول بازتاب و شکست نور (قانون اسنل، بازتاب کلی داخلی)
- مدل پرتوی نور، موج‌فرم کروی و تخت
- معادلات لنز نازک و ضخیم
- مقدمه‌ای بر انحرافات اپتیکی (Seidel Aberrations)
- آشنایی با محیط Zemax
- معرفی نسخه‌های Zemax (SE, EE, OpticStudio)
- ساختار کلی نرم‌افزار: Sequential و Non-Sequential
- رابط Lens Data Editor، System Explorer، Surface Properties
- تنظیمات اولیه سیستم
- تعریف طول‌موج، میدان دید، واحدها و دمای کاری
- افزودن سطوح، آینه‌ها، لنزهای نازک، ضخیم و کتابخانه‌ای
- انتخاب مواد اپتیکی از دیتابیس شیشه (Schott، Ohara، custom)
بخش دوم: طراحی سیستم‌های پایه (Sequential Mode) ( هدف: طراحی و تحلیل سیستم‌های تصویربرداری ساده )
- طراحی یک سیستم تصویربرداری اولیه
- سیستم لنز تکی و دو تایی (singlet و doublet)
- تنظیم اندازه aperture، stop، و سطح تصویر
- رسم مسیر پرتوها (Ray Trace)، ترسیم Layout
- تحلیل خطای سیستم (Aberration Analysis)
- تحلیل spot diagram، wavefront error
- نمودار Seidel/OPD، بررسی فیزیکی انحرافات
- انحرافات رنگی (Lateral & Longitudinal Chromatic Aberration)
- بهینه‌سازی سیستم با Optimizer
- ساخت Merit Function، تنظیم وزن، قیود و پارامترها
- الگوریتم‌های بهینه‌سازی مختلف (DLS، Hammer، Global Search)
- کنترل overfitting و رفتار غیرواقعی
- تحلیل کیفیت تصویر
- MTF، PSF، Field Curvature، Astigmatism، Distortion
- تحلیل Illuminance در سطح تصویر
بخش سوم: طراحی اپتیک پیشرفته ( هدف: توسعه توانایی طراحی سیستم‌های آزمایشگاه و صنعتی به صورت واقعی و دقیق)
- طراحی سیستم‌های چندعنصری
- طراحی لنز دوربین، میکروسکوپ، تلسکوپ (Keplerian، Galilean)
- استفاده از لنزهای ترکیبی (Triplet, Petzval, Double Gauss)
- طراحی لنز Telecentric
- کار با سطوح غیرکروی و پراکنده
- تعریف Aspheric Surfaces، sag equation
- بررسی مزایا در کنترل انحرافات
- استفاده از GRIN، DOE و diffractive optics
- آنالیز حساسیت و تولرانس (Tolerance Analysis)
- انحرافات مکانیکی، خطای چیدمان، تولرانس شعاعی و ضخامت
- تحلیل Worst-case، Monte Carlo Simulation
- آماده‌سازی فایل برای ساخت صنعتی
- تحلیل انتقال انرژی و شار نوری
- بررسی Irradiance، Radiance، Flux
- تعریف آشکارساز (Detector) و ابزار تحلیل سطح توان
بخش چهارم: مدل‌سازی فیزیکی و Non-Sequential Mode ( هدف: شبیه‌سازی سیستم‌های نوری غیرترتیبی مانند لامپ ها، هدایت نور در موجبرها ، لیزر و … )
- مقدمه بر حالت غیرترتیبی (Non-Sequential Mode)
- تفاوت با حالت ترتیبی
- تعریف منابع نور، آشکارسازها، آینه‌ها، منشورها، پراکندگی
- شبیه‌سازی سیستم‌های روشنایی
- طراحی لامپ LED، نورپردازی، هدایت نور با لنز و آینه
- تحلیل Uniformity، efficiency، intensity distribution
- استفاده از فایل‌های IES برای منابع واقعی
- شبیه‌سازی سیستم‌های لیزری و stray light
- تعریف Beam sources، ساخت Beam Expanders
- تحلیل ghost image، scatter و stray light
- کنترل multiple reflections و بازتاب‌های ناخواسته
بخش پنجم: خودکارسازی، زبان برنامه‌نویسی و پروژه‌ها ( هدف: توسعه ابزارها، افزایش سرعت طراحی و آماده‌سازی گزارش نهایی )
- برنامه‌نویسی در Zemax با ZPL و Matlab
- معرفی زبان ZPL (Zemax Programming Language)
- نوشتن macroهای ساده: بهینه‌سازی خودکار، sweep analysis
- اتصال Zemax به MATLAB یا Python (ZOS-API)
- تولید گزارش فنی طراحی
- تولید نمودارهای خودکار، Layout و Summary
- خروجی گرفتن برای تولید، پرینت و مستندسازی
نقد و بررسی‌ها
هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.