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超透鏡與超構透鏡有區別嗎？DeepSeek是這樣說的！

Thu, 06 Mar 2025 17:29:27 +0800

在光電科研動態和技術論文中，經常有超透鏡與超構透鏡詞出現，那么它們有區別嗎？我們一起看看DeepSeek怎么說，給出了以下全面解析。

超透鏡示意圖

超透鏡（Metalens）與超構透鏡（Metasurface Lens）在大多數情況下指的是同一類光學器件，二者沒有本質區別，主要是術語使用習慣的不同。以下是詳細說明：

一、核心概念

1.超透鏡（Metalens）

通常指基于超構表面（Metasurface）技術設計的平面透鏡，利用亞波長尺度的人工納米結構（如納米柱、孔洞等）調控光的相位、振幅或偏振，實現聚焦、成像等功能。

特點：超薄（納米級厚度）、輕量化、可集成化，能替代傳統曲面透鏡。

2.超構透鏡（Metasurface Lens）

這一術語更直接強調其基于超構表面（Metasurface）的結構特性，本質上與超透鏡是同一概念。

中文文獻中可能更傾向于使用“超構透鏡”以體現其“超構（人工結構）”的特性。

二、術語差異的可能來源

1.翻譯習慣

“Metalens”直譯為“超透鏡”，而“Metasurface Lens”可能被譯為“超構表面透鏡”或簡化為“超構透鏡”。

中文文獻中對術語的簡寫或習慣用法可能導致二者混用。

2.技術背景的強調

若提及“超構透鏡”，可能更強調其依賴人工微納結構（超構表面）的特性；

若提及“超透鏡”，則更側重其與傳統透鏡的功能對比（如超薄、平面化）。

三、與其他概念的區分

超材料透鏡（Metamaterial Lens）

與超透鏡不同，超材料透鏡基于三維人工結構（如負折射率材料），而超透鏡基于二維超構表面，屬于超材料的一種衍生技術。

四、總結

超透鏡 = 超構透鏡，二者均指基于超構表面的平面光學器件，術語差異源于翻譯或表述習慣。

核心優勢：突破傳統透鏡的厚度與像差限制，在手機攝像頭、AR/VR、顯微成像等領域有廣泛應用前景。

若有其他上下文中的特殊定義，需結合具體文獻進一步分析，但通常情況下二者可視為同一概念。

原文鏈接：http://www.opticsky.cn/index-htm-m-cms-q-view-id-9262.html

DeepSeek：光學工程的前景是這樣的！

Sat, 01 Mar 2025 22:19:12 +0800

前段時間，我們一起看了DeepSeek對光學設計學習的建議（如何學習光學設計？DeepSeek的建議全面有干貨，值得推薦！），引發了大量閱讀和關注，多少有些幫助，下面一起再來看看DeepSeek對光學工程的前景的看法，從多個方面進行分析，也具有一定的參考價值。

?? ?行業應用爆發?

光學工程已成為 ?5G/6G通信、AR/VR設備、自動駕駛激光雷達、生物醫學成像、量子計算?等領域的核心技術，全球市場規模年增速超12%?。

?? ?技術驅動核心方向?

1?? ?光子芯片?：替代傳統電子芯片，突破摩爾定律極限（2025年光子計算實驗室已實現商用化突破）。

2?? ?超透鏡（Metalens）?：微型化光學系統重構手機攝像頭、內窺鏡等設備形態。

3?? ?光量子技術?：量子通信、光量子計算機的核心硬件需求激增。

4?? ?AI+光學設計?：深度學習加速復雜光學系統優化，降低研發周期。

?? ?就業與薪資競爭力?

?緊缺崗位?：光電子器件研發（平均年薪45W+）、光學算法工程師（AI/計算光學交叉方向）、激光系統工程師。 ?高附加值領域?：半導體光刻（EUV技術）、空間光學（衛星激光通信）、腦科學（神經光子成像）。

?? ?挑戰與門檻??

學科交叉要求高?：需同時掌握物理光學、材料學、編程（Python/Matlab光學仿真）。 ?產業鏈依賴度?：高端光學鍍膜設備、特種光纖等仍受國際供應鏈波動影響。

?? ?未來5年趨勢預測?

? ?消費級光學?：全息顯示、輕量化AR眼鏡（蘋果/華為等巨頭2026年量產計劃）。

? ?綠色光學?：光伏增效技術、光催化環保材料研發獲政策傾斜。

? ?國防剛性需求?：激光武器、高精度光學偵查系統投入增長超30%。

?? ?行動建議?

聚焦 ?“光+X”復合能力?（如光學+生物醫學、光學+自動駕駛），關注深圳光谷、長三角光電產業集群?的區域人才政策紅利。

DeepSeek：應該這樣學習光學設計

Wed, 26 Feb 2025 10:35:58 +0800

2025年春節期間，DeepSeek火爆出圈，熱度高漲。新年新計劃，準備投身光學行業的朋友們，最想了解的，就是如何學習光學設計，看看了DeepSeek的建議，太全面且有干貨，值得推薦！

問：如何學習光學設計？

答：嗯，用戶問如何學習光學設計，這個問題看起來挺專業的。首先，我得考慮用戶可能的背景。可能是一個工科學生，或者剛進入相關領域的工程師，想系統學習光學設計。他們的需求不僅僅是理論，可能更關注實際應用，比如如何操作設計軟件，如何解決實際問題。

接下來，我需要分解光學設計的知識結構。光學設計涉及幾何光學、像差理論、材料特性，還有軟件工具的使用，比如Zemax或Code V。用戶可能需要從基礎開始，逐步深入，同時結合實踐。

然后，用戶可能沒有明確提到的是，他們可能對學習路徑感到迷茫，比如先學什么，再學什么，或者需要哪些數學基礎。這時候，我需要建議他們先鞏固幾何光學和物理光學的基礎，再學習像差理論，然后通過軟件進行實踐。

另外，實踐經驗很重要，但用戶可能沒有項目機會。這時候，建議他們參與開源項目或者自己設計簡單的系統，比如鏡頭或望遠鏡，可能是個好辦法。同時，參加培訓或研討會也能加速學習進程。

還要考慮資源推薦，比如經典的教材《光學系統設計》和在線課程。軟件方面，除了商業軟件，還可以推薦免費工具如OpticStudio的試用版或OpenOSRA，這樣用戶即使沒有購買渠道也能練習。

最后，用戶可能需要了解行業應用和最新動態，比如計算成像或VR/AR中的光學設計，這有助于他們明確方向。保持持續學習的態度，關注技術發展，也是成功的關鍵。

總結起來，需要提供一個結構化的學習路徑，涵蓋理論、軟件、實踐和資源，同時考慮用戶的實際困難和潛在需求，幫助他們系統地掌握光學設計。

看到這里，估計有些朋友會覺得有些籠統，下面DeepSeek就給出一個很全面的階段性建議，仔細看看吧！

學習光學設計需要結合理論學習、軟件工具使用和實踐經驗積累。以下是一個系統的學習路徑，適合從入門到進階的各個階段：

一、基礎理論準備

1.光學基礎知識

幾何光學：光線傳播規律（折射、反射）、透鏡成像公式（高斯公式）、光闌、光瞳、視場、F數等概念。

物理光學：波動光學基礎（干涉、衍射、偏振）、光的相干性、傅里葉光學初步。

像差理論：球差、彗差、像散、場曲、畸變、色差等初級像差，以及高階像差的校正方法。

推薦教材：

《工程光學》（郁道銀）

《Introduction to Optics》（Frank L. Pedrotti）

《光學系統設計》（Robert E. Fischer）

2.數學與編程基礎

數學：矩陣運算（光線追跡）、微積分（優化算法）、傅里葉變換（成像分析）。

編程：Python/Matlab（用于數據分析、優化算法實現），C++（可選，用于底層光學仿真開發）。

二、光學設計軟件學習

1.主流軟件工具

Zemax OpticStudio：行業標準，適合鏡頭、成像系統設計。

Code V：強于復雜系統優化，多用于高端光學設計。

FRED/Opticad：適合雜散光分析和非成像系統設計。

免費工具：OpticStudio學生版、OSLO EDU版、開源軟件（如OpenOSRA）。

2.軟件學習步驟

基礎操作：界面熟悉、光線追跡、像差分析。

實例練習：從簡單單透鏡設計開始，逐步過渡到雙高斯鏡頭、望遠系統等。

優化技巧：學習使用評價函數（Merit Function）、全局優化、公差分析。

實戰案例：參考書籍《Modern Optical Engineering》（Warren J. Smith）中的案例。

三、實踐項目積累

1.小型項目練習

設計一個手機鏡頭（關注視場、畸變、MTF）。

設計一個激光擴束系統（關注波前像差、準直性）。

設計一個顯微鏡物鏡（NA值、色差校正）。

2.仿真與驗證

使用軟件進行公差分析，模擬加工誤差對系統性能的影響。

結合3D建模軟件（SolidWorks）導出機械結構，驗證光機一體化設計。

3.實際項目參與

參與實驗室或企業的光學設計項目（如VR/AR光學模組、車載鏡頭）。

在GitHub等平臺參與開源光學項目（如自由曲面設計、計算成像算法）。

四、進階學習方向

1.前沿技術

自由曲面光學：非對稱光學設計，用于VR/AR、車載HUD。

計算成像：結合算法優化（如PSF Engineering、壓縮感知）。

超表面光學：基于超構表面的納米級光學設計。

2.交叉領域

光機熱集成分析：使用ANSYS或Sigfit分析熱變形對光學系統的影響。

照明光學設計：非成像光學設計（如LED照明、汽車大燈）。

五、資源推薦

1.書籍與論文

《光學設計手冊》（李林）

《Field Guide to Lens Design》（Julie Bentley）

SPIE（國際光學工程學會）論文集（搜索關鍵詞：optical design, aberration correction）。

2.在線資源

課程：Coursera《Optical Engineering》、Zemax官方培訓視頻。

論壇：Zemax User Forum、光學社區（如光行天下、ResearchGate光學板塊）。

期刊：《Applied Optics》、《Optics Express》。

3.行業動態

關注行業展會（如Photonics West、中國光博會）。

跟蹤頭部企業技術動態（蔡司、尼康、華為光學實驗室）。

六、職業發展建議

1.技能認證：考取Zemax或Code V認證工程師。

2.實習機會：優先選擇有光學設計崗位的科技公司（大疆、華為、舜宇光學）。

3.持續學習：通過SPIE或OSA（美國光學學會）的在線研討會更新知識。

關鍵總結

理論+軟件+實踐：光學設計是工程學科，必須通過大量案例積累經驗。

從簡單到復雜：先掌握單透鏡優化，再挑戰多組元、非球面系統。

關注行業需求：VR/AR、車載光學、機器視覺是目前熱門方向。

通過系統學習和項目實踐，通常需要1-2年可達到初級光學設計師水平，3-5年可獨立承擔復雜系統設計任務。

看完了，你們覺得怎么樣，歡迎討論。另外，面對DeepSeek的強勢來襲，百度的文心一言在4月也將免費提供使用最新模型，到時候文心一言一下，一分高下。

原文鏈接：http://opticsky.cn/index-htm-m-cms-q-view-id-9241.html

什么是超表面？

Fri, 13 Dec 2024 12:47:04 +0800

超表面是一種厚度小于波長的人工層狀材料，通常由周期性或準周期性的亞波長單元結構組成。這些單元結構能夠實現對電磁波的偏振、振幅、相位、極化方式和傳播模式等特性的靈活調控。

一、超表面定義與特性

超表面通過精確設計的亞波長單元結構，實現對電磁波的調控。其結構單元通常具有微米或納米級別的尺寸，能夠通過改變結構單元的尺寸、形狀和材料屬性等幾何參數來影響電磁波的傳輸和反射特性。

超表面示意圖

二、超表面分類

根據調控的波種類，超表面可以分為光學超表面、聲學超表面和機械超表面等。其中，光學超表面是最常見的類型，通過亞波長的微結構調控電磁波的偏振、相位、振幅和頻率等特性。

三、超表面應用領域

1.成像與傳感

超表面技術可用于高像素成像和可視化生物傳感。通過改變超表面結構單元的尺寸和形狀，可以實現對顏色的自由調控，從而實現高像素成像。此外，超表面還可以用于生物傳感，通過檢測生物分子與超表面之間的相互作用來實現對生物分子的檢測。

2.通信

在無線通信系統中，超表面可以替代傳統的天線和其他通信組件，實現信號的高效傳輸和接收。通過編程和動態調控，超表面可以實現對基站發射信號有控制的反射和透射，提高通信系統的性能和可靠性。

3.隱身技術

超表面在隱身技術中也有重要應用。通過調控電磁波的散射特性，超表面可以實現目標的隱身效果，這對于軍事裝備和設施的隱蔽性至關重要。

4.其他領域

超表面還可應用于光電子器件、能源和生物醫療等領域。例如，超表面可以用于制作高效的太陽能電池和紅外檢測器；在生物醫療領域，超表面可以實現光學成像和生物傳感等功能。

四、超表面研究歷史與發展趨勢

超表面的概念最早由哈佛大學的Capasso課題組在2011年提出，他們利用不同形狀的V型天線的周期性排列得到了可以異常透射的超表面，稱為Metasurface。近年來，隨著技術突破，部分超表面產品逐漸進入量產階段，如超表面光操控芯片、超透鏡等，市場空間不斷擴大。預計到2028年，全球超表面產品市場規模將達到90億美元。

Outlook提示“按流量計費的連接...處于脫機狀態”解決方法

Tue, 10 Dec 2024 17:15:34 +0800

周末晚上，花了一些時間解決了Outlook不能收取郵件的問題（可以參考帖子：http://www.opticsky.cn/read-htm-tid-154825.html），我的outlook其實還有一個問題沒有解決，那就是Outlook提示按流量計費的連接可能產生額外費用，然后處于脫機狀態，于是就順帶解決一下。

首要的設置方法：

?關閉按流量計費的連接提示?：可以通過以下步驟：

打開Windows設置，進入“網絡和Internet”，選擇“更改連接屬性”，在屬性中找到“設為按流量計費的連接”選項，并將其設置為“關”?。

上面的設置方法，我這已經沒效了，因為就沒開啟過流量計費的選項。

下面進入正式解決方法，?修改注冊表?，打開注冊表編輯器regedit：

找到到HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\NetworkList\DefaultMediaCost。

修改DefaultMediaCos下面的幾個選項，將其設置為1。

如果提示出錯，無法修改，那需要設置DefaultMediaCos的權限，一般要選擇管理員，設置為“完全控制”，然后再去修改DefaultMediaCos幾項值。

Outlook突然無法收郵件，原來是卡巴斯基的問題！

Tue, 10 Dec 2024 17:10:11 +0800

一直習慣使用Outlook收取幾個郵箱的郵件，但最近突然Outlook開始報錯，無法收取郵件了，但發送是正常的。

于是在尋求解決方法，開始以為是Outlook程序本身的問題，進行過修復安裝，也安裝了新版本，但依然沒解決。

后面，想到是卡巴斯基的防火墻問題，但是關掉防火墻也是如此。

繼續在卡巴斯基中尋找原因，終于在“網絡設置”中“受監控的端口”中pop相關端口（995）被監控了，導致接收郵件失敗而報錯。于是刪除pop相關端口的，問題馬上得以解決。

當然，如果是無法發送，那就刪除smtp相關端口就行了。

如何學習ZEMAX光學設計軟件？

Wed, 04 Dec 2024 19:56:28 +0800

學習ZEMAX光學設計軟件需要系統地掌握其基礎理論知識和實操技巧。以下是一些詳細的學習步驟和建議：

一、掌握基礎理論知識

學習光學基礎：首先，你需要具備光學的基礎知識，包括光的傳播規律、折射和反射原理、透鏡和棱鏡的作用等。這些基礎知識是學習ZEMAX的基礎。

了解光學系統設計：進一步學習光學系統的基本原理和設計方法，如顯微鏡、望遠鏡、照相物鏡等典型光學系統的原理和設計思路。這有助于你理解ZEMAX中光學系統的建模和優化過程。

二、學習ZEMAX軟件操作

熟悉用戶界面：打開ZEMAX軟件，熟悉其用戶界面和主要菜單功能。了解各個編輯器的功能和使用方法，如透鏡數據編輯器、評價函數編輯器、公差數據編輯器等。

掌握基本設置：學習如何設置系統孔徑、視場、波長等參數。這些參數對光學系統的性能有重要影響，因此你需要了解如何正確設置這些參數。

繪制光路圖：通過設定透鏡參數（如曲率半徑、厚度、玻璃材料等），繪制出對應的光路圖。這是ZEMAX的基本功能之一，也是理解光學系統性能的重要工具。

學習評價函數：評價函數是ZEMAX中進行優化的關鍵工具。你需要了解如何編寫和修改評價函數，以便對光學系統進行優化。

三、實踐練習與深入學習

從簡單到復雜：從簡單的單透鏡開始練習，逐步挑戰復雜鏡頭的優化，如雙高斯鏡頭等。通過實踐，你可以更好地理解ZEMAX的設計原理和優化思路。

學習非序列模式：除了序列模式外，ZEMAX還支持非序列模式。你需要學習如何搭建非序列光學系統，進行仿真和分析。

掌握公差分析：公差分析是光學設計中的重要環節。你需要學習如何定義和編輯公差數據，了解評價指標的查看方式，進行公差分析和優化。

學習宏命令和腳本：為了提高設計效率，你可以學習編寫ZPL宏命令和腳本。這可以幫助你自動化一些重復性的任務，提高設計效率。

四、參考書籍與教程

推薦書籍：你可以參考《工程光學》和《近代光學系統設計概論》等書籍，這些書籍涵蓋了光學基礎知識和光學系統設計方法，有助于你更好地理解和應用ZEMAX。

在線教程與文檔：ZEMAX官方網站和其他光學設計網站提供了豐富的教程和文檔資源。你可以通過在線學習這些教程和文檔，進一步深入了解ZEMAX的功能和使用方法。

五、參加培訓與交流

參加培訓課程：你可以參加ZEMAX官方或第三方培訓機構提供的培訓課程。這些課程通常涵蓋了ZEMAX的基礎知識和高級功能，可以幫助你快速提高設計水平。

加入交流社區：加入光行天下的ZEMAX交流版面或光學設計論壇，與其他用戶分享經驗和心得。這可以幫助你解決在使用ZEMAX過程中遇到的問題，并獲取更多的設計靈感和技巧。

綜上所述，學習ZEMAX光學設計軟件需要掌握基礎理論知識、熟悉軟件操作、進行實踐練習與深入學習、參考書籍與教程以及參加培訓與交流。通過不斷學習和實踐，你可以逐漸掌握ZEMAX的設計技巧和方法，成為一名優秀的光學設計師。

光學設計如何消色差？

Wed, 18 Sep 2024 20:54:02 +0800

?消色差透鏡的設計主要依賴于使用不同折射率和色散特性的玻璃材料，并通過將兩種或多種這樣的透鏡組合在一起，以優化光學性能。?

消色差透鏡的設計主要涉及以下幾個方面：

?選擇合適的玻璃材料?：消色差透鏡通常由兩種光學性質不同的玻璃制成，一種是折射率較小而色散本領較大的冕玻璃，用于制成凸透鏡；另一種是折射率較大而色散本領較小的火石玻璃，用于制成凹透鏡。這兩種玻璃的搭配使用，可以相互補償，從而降低色散現象，使不同波長的光線（如紅光和藍光）的像點重合，減少色差?。

?多層濾光片和特殊材料的使用?：除了使用不同折射率和色散特性的玻璃外，還可以通過使用多層濾光片來進一步調整內部光路結構和焦距，以達到消色差的效果。此外，采用特殊低色散材料，如ED（Extra-low Dispersion）和SD（Super Low Dispersion）材料，也能有效降低色散的影響?。

?膠合設計?：消色差透鏡通常是由兩種或多種透鏡膠合而成，這種設計提供了額外的設計自由度，可以進一步優化透鏡性能。例如，新月形表面的設計可以限制球面像差和彗形像差，同時存有象散和畸變，但這種設計早期多用于拍攝風景，因此也被稱為風景透鏡?。

?軟件優化?：在現代光學設計中，使用專業的光學設計軟件進行模擬和優化也是消色差設計的重要環節。通過軟件模擬光線通過透鏡的行為，可以精確調整透鏡的參數，以達到最佳的消色差效果。這包括調整透鏡的曲率、厚度、以及玻璃的類型等，以確保不同波長的光線能夠聚焦于同一像平面上?。

綜上所述，消色差透鏡的設計是一個綜合性的過程，涉及選擇合適的玻璃材料、采用特定的膠合設計、使用多層濾光片和特殊材料，以及利用專業軟件進行精確的模擬和優化，從而最大限度地減少色差，提高光學系統的性能?。

索尼發布FE 16-25mm F2.8 G鏡頭

Fri, 19 Apr 2024 17:22:35 +0800

4月18日，索尼發布FE 16-25mm F2.8 G鏡頭。該款E卡口全畫幅無反鏡頭采用13組16片鏡頭結構設計，其中包含3片ED低色散鏡片、1片ED低色散非球面鏡片、3片非球面鏡片。據悉，索尼FE 16-25mm F2.8 G鏡頭國行售價8,499元，4月下旬上市銷售。

此外，FE 16-25mm F2.8 G鏡頭內置雙線性馬達，在拍攝快速移動的被攝物體時依舊可以實現快速、安靜且精準的對焦跟蹤。操控設計方面，具備如對焦保持按鈕、AF/MF切換撥桿、無級光圈點按開等。此外還具備防塵防潮設計，以及前端鏡片采用氟化物涂層，可有效防止指紋、灰塵、水、油以及其他污染物的附著。

鏡頭規格

鏡頭結構：13組16片（包含3片ED低色散鏡片、1片ED低色散非球面鏡片、3片非球面鏡片）

最大光圈：F2.8

最小光圈：F22

光圈葉片數：11

最近對焦距離：16mm端為0.18m（AF）/0.17m（MF）、25mm端為0.24m（AF）/0.22m（MF）

最大放大倍率：0.20x（AF）、0.23x（MF）

濾鏡尺寸：67mm

鏡頭尺寸：φ74.8mm x 91.4mm

重量：409g

鏡頭結構圖

鏡頭MTF曲線

什么是變換光學？何為變換光學？

Sun, 07 Apr 2024 22:00:50 +0800

從學術理論上來講，變換光學是研究小角度散發光波通過特定的光學技術改變傳輸方式的一門學科；從物理原理上來講，變換光學就是利用超材料改變光學粒子空間坐標，進而構建出新的傳輸光束，當然這要在特定的電磁輻射帶寬內進行。由此可見，超材料是變換光學的實現物理呈現的基礎。就好像愛因斯坦在廣義相對論提出重力是改變時間和空間的因素一樣，超材料也是改變光粒子傳播指向的一種因素。

目前，比較接近大眾認知的變換光學案例就是太陽能的應用,即通過特定超材料設備將太陽光集中在一個區域內，再將太陽光承載的能量收集到太陽電池中。可見變換光學是極具科學實踐價值的一門物理學科。

變換光學在科學器件上的技術應用，離不開一個切實的數據分析過程。常見的變換光學分析法有很多，例如:衍射積分法、矩陣表述法、算子代數法、高斯括號法、幾何光學法等等。其中，變換光學最常用的分析方法就是衍射分析法和矩陣表述法。

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