Documents\Zemax\Samples 是 Zemax OpticStudio 软件自带的样例文件目录，包含大量预设的光学设计案例，涵盖镜头设计、照明系统、公差分析、非序列光学等多个领域。这些样例是学习软件功能、验证设计方法和快速启动项目的宝贵资源。以下是该目录的详细解析：

一、目录结构概述

Samples 目录通常包含以下子文件夹，每个文件夹对应一类光学设计或功能：

1. Sequential：序列模式样例（传统透镜设计）
2. Non-Sequential：非序列模式样例（照明、散射、杂散光分析）
3. Tolerance：公差分析样例
4. Optimization：优化设计样例
5. Physical Optics：物理光学传播样例（如高斯光束、衍射）
6. ZOS-API：通过编程接口（如 Python、MATLAB）控制 OpticStudio 的样例
7. Miscellaneous：其他杂项样例（如特殊材料、自定义表面类型）

二、核心子目录详解

1. Sequential（序列模式样例）

• 用途：展示传统透镜设计（如相机镜头、显微镜物镜、望远镜系统）。
• 典型文件：
  • Cooke Triplet.zmx：经典三片式库克镜头，适合学习镜头设计基础。
  • Double Gauss 28mm.zmx：双高斯型广角镜头，常用于摄影镜头设计。
  • Petzval Lens.zmx：Petzval 结构，适合学习像场弯曲校正。
  • Achromatic Doublet.zmx：消色差双胶合透镜，用于理解色差校正。
• 学习重点：
  • 表面数据（Surface Data）的定义（曲率半径、厚度、材料）。
  • 像差分析（Field Curvature/Distortion、Spot Diagram、MTF）。
  • 优化策略（操作数设置、权重分配）。

2. Non-Sequential（非序列模式样例）

• 用途：模拟光线在非连续介质中的传播（如照明系统、杂散光分析）。
• 典型文件：
  • LED Collimator.zmx：LED 准直系统，展示光源建模和光束控制。
  • Projector Lens.zmx：投影仪镜头，包含非序列到序列的混合模式。
  • Stray Light Analysis.zmx：杂散光分析，使用散射模型和光线追迹。
  • Fresnel Lens.zmx：菲涅尔透镜设计，用于轻量化光学系统。
• 学习重点：
  • 光源定义（如 LED、激光二极管）。
  • 散射模型（如 Lambertian、ABg 模型）。
  • 光线追迹控制（最大反射次数、吸收设置）。

3. Tolerance（公差分析样例）

• 用途：演示如何评估制造误差对系统性能的影响。
• 典型文件：
  • Tolerance Script Example.zmx：使用脚本自动化公差分析。
  • Monte Carlo Tolerance.zmx：蒙特卡洛模拟，统计公差分布对 MTF 的影响。
  • Sensitivity Analysis.zmx：灵敏度分析，识别关键公差参数。
• 学习重点：
  • 公差操作数（TOLT、TETH、TSDX 等）的设置。
  • 补偿器（Compensator）的使用（如镜头后焦距调整）。
  • 公差报告解读（统计结果、降级曲线）。

4. Optimization（优化设计样例）

• 用途：展示如何通过优化算法改进光学系统性能。
• 典型文件：
  • Aspheric Optimization.zmx：非球面透镜优化，减少球差和像散。
  • Freeform Optimization.zmx：自由曲面优化，用于复杂像差校正。
  • Multi-Configuration Optimization.zmx：多配置优化（如变焦镜头）。
• 学习重点：
  • 优化目标（如 RMS 光斑半径、MTF 平均值）。
  • 变量设置（曲率、厚度、非球面系数）。
  • 局部优化与全局优化（Hammer Optimization）的区别。

5. Physical Optics（物理光学样例）

• 用途：模拟光的波动特性（如衍射、干涉、高斯光束传播）。
• 典型文件：
  • Gaussian Beam Propagation.zmx：高斯光束通过透镜系统的传播。
  • Fraunhofer Diffraction.zmx：夫琅禾费衍射（如光栅分析）。
  • Fresnel Diffraction.zmx：菲涅尔衍射（如近场成像）。
• 学习重点：
  • 物理光学传播（POP）工具的使用。
  • 波前相位分析（如 Zernike 多项式拟合）。
  • 衍射效率计算（如二元光学元件）。

6. ZOS-API（编程接口样例）

• 用途：通过 Python、MATLAB 等编程语言控制 OpticStudio。
• 典型文件：
  • Python_Example_1.py：使用 Python 读取/修改镜头文件。
  • MATLAB_Optimization.m：通过 MATLAB 调用 OpticStudio 进行优化。
• 学习重点：
  • ZOS-API 的基本语法（如连接会话、获取镜头数据）。
  • 自动化流程设计（如批量优化、参数扫描）。

三、如何高效利用样例文件？

1. 按需学习：根据当前需求选择样例（如需学习公差分析，直接打开 Tolerance 目录下的文件）。
2. 逆向工程：打开样例后，逐步分析：
   • 系统结构（表面类型、材料、波长）。
   • 分析设置（如 MTF 计算参数、光线追迹条件）。
   • 优化或公差操作数的定义。
3. 修改验证：尝试修改样例参数（如透镜曲率、材料），观察性能变化，加深理解。
4. 结合文档：参考 OpticStudio 帮助文件中的“Samples”章节，获取详细说明。

四、注意事项

• 版本兼容性：部分样例可能基于旧版 OpticStudio 创建，需检查是否支持当前版本功能（如非序列模式中的新光源类型）。
• 文件路径：默认路径为 C:\Users\[用户名]\Documents\Zemax\Samples，若安装时自定义路径，需通过 OpticStudio 的“File”→“Open Samples Folder”快速定位。
• 备份修改：直接修改样例文件可能导致数据丢失，建议先复制到其他目录再编辑。