光学设计技术基础教程：Zemax与SPEOS光源文件格式

1、简介

对于常用的光源文件，有些光源如.IES文件，可以在SPEOS和Zemax中直接载入和读取。然而IES源文件只包含角数据，只有当光学系统位于光源远场时才适用。如果我们想要在光源文件中包含位置数据，则对应的光源文件格式在SPEOS和Zemax中是不同的。在SPEOS中，对应文件为.RAY文件；而在Zemax中，有两种对应文件格式，分别是.DAT（单色）和.SDF（多色）文件。下面分别介绍一下Zemax与SPEOS使用的光源文件格式。

2、SPEOS以及ZEMAX光源文件格式

Zemax和SPEOS的光源文件格式不同，下面我们分别介绍一下对应的文件格式：

.RAY、.SDF和.DAT的文件格式都是以二进制形式定义的。二进制光源文件包含一个数据头结构，然后是每条光线的数据。SPEOS和Zemax光源文件包含不同的数据标题信息，光线数据也将按照不同的顺序定义。

2.1、SPEOS光源文件格式

SPEOS光源文件数据标题结构包含28字节，即7个双精度数值，分别表示如下内容：

1：辐射功率

2、3、4、5、6：定义光线文件的版本

7：光度学功率

在文件数据标题之后定义了每条光线的数据，每条光线将包含8个双精度数据：X、Y、Z、L、M、N、Wavelength、Energy

其中X、Y、Z代表光线的位置，L、M、N代表光线的方向，Wavelength代表光线的波长，Energy代表光线的能量，以Watts为单位。

2.2、Zemax光源文件格式

Zemax光源文件的格式在Zemax帮助手册中有详细描述，Zemax二进制光源文件具有208字节，包含的标题结构格式如下：

int Identifier; // Format version ID, current value is 1010

unsigned int NbrRays; // The number of rays in the file

char Description[100]; // A text description of the source

float SourceFlux; // The total flux in watts of this source

float RaySetFlux; // The flux in watts represented by this Ray Set

float Wavelength; // The wavelength in micrometers, 0 if a composite

float InclinationBeg, InclinationEnd; // Angular range for ray set (Degrees)

float AzimuthBeg, AzimuthEnd; // Angular range for ray set (Degrees)

long DimensionUnits; // METERS=0, IN=1, CM=2, FEET=3, MM=4

float LocX, LocY,LocZ; // Coordinate Translation of the source

float RotX,RotY,RotZ; // Source rotation (Radians)

float ScaleX, ScaleY, ScaleZ; // Currently unused

float unused1, unused2, unused3, unused4;

int ray_format_type, flux_type;

int reserved1, reserved2;

其中ray_format_type必须为0（仅光通量格式）或2（光谱颜色格式），不支持其他格式类型。当ray_format_type为0时，则flux_type为0表示瓦，为1表示流明；对于光谱颜色格式，光通量必须以瓦为单位，波长必须以微米为单位。

在数据标题之后定义光线结构，光线结构格式取决于光线格式类型。对于仅通量格式的单色光源，光线结构为：

float x, y, z;

float l, m, n;

float flux;

其中X、Y、Z表示光线位置，L、M、N表示光线方向，这与SPEOS光线数据中的相同，而Zemax光源文件中的光通量等效于SPEOS中的能量数据。

对于光谱颜色格式的复色光源，光线结构为：

float x, y, z;

float l, m, n;

float flux, wavelength;

请注意，使用光谱颜色格式时，无论怎样定义系统波长，OpticStudio将始终以文件中定义的波长追迹光线。

2.3、SPEOS与Zemax光谱文件格式

有时我们可以找到与光源文件一起提供的光谱文件，所以我们添加了这一部分，以便光谱文件可以得到转换和应用。

两个软件的光谱文件都是以文本格式定义的，SPEOS中光谱文件的扩展名是*.spectrum，其中包含以下信息：数据标题、名称、波长总数和它们的权重、具体波长和权重。

Zemax光谱文件以扩展名*.SPCD为结尾，并且放置在<objects>\Sources\

Spectrum文件夹中，该文件用于描述光源颜色模拟的用户自定义光谱，文件格式为以下形式的成对数据：

# comment <optional>

wavelength1 weight1

wavelength2 weight2

etc...

其中波长数据以μm为单位，并且要以升序的形式排列，权重则表示为相对功率单位的无量纲形式，需要注意的是定义的波长数据最少为3对，最多为200对。

掌握一些光学设计的基础知识是熟练运用光学设计软件的根基。Ansys Zemax是一套综合性的光学设计软件，它能够快速准确的完成光学成像及照明设计等工作！

光研科技南京有限公司是国内可靠的Ansys Zemax光学设计软件代理商！公司已经为广大企业，研究所以及高校提供了很多优秀的相关产品和服务，在行业内建立了值得信任的口碑。

Ansys Zemax光学软件

咨询与订购方式

光研科技南京有限公司同时还为广大有光学设计软件培训的需求者提供了一个线下的学习平台，多年以来为光电圈培养了很多优秀的光学设计工程师等人才。公司开设的课程包括光学设计标准基础班，高级实战班，照明设计班以及薄膜设计班等等。新的一年已经到来，光研科技南京有限公司将继续为广大光电圈的朋友带来各种各样的实用光学培训，欢迎大家咨询和预定！

光学设计培训

咨询与预约方式