一、什么是杂光分析
光学系统的杂光分析是评估光学系统中非期望的光信号（即杂散光）产生和传播的过程。在光学系统中，杂光可能来自于多个因素，包括散射、反射、透射、镜片表面不完美、光学元件的缺陷、环境光等。
杂光分析的主要目的是识别并量化这些非期望的光信号，并采取相应的措施来减少或控制它们对系统性能的影响。通过杂光分析，可以评估系统的对比度、分辨率、信噪比等性能指标，从而优化系统设计。
光学系统的性能可能因杂散辐射而严重退化，从应用光学的角度，在进行杂散辐射分析时，需要考虑杂光来源一般包含以下几个方面：
（1）光学系统外部的非目标光源产生的光线通过一定光路到达像面，例如日月、云层、地面和其他物体产生的光能量。。
（2）目标光源发出的光线通过非成像光路到达像面，例如目标经过光学零件表面或其他表面多次反射后形成的鬼像、光学元件表面缺陷引起的散射、衍射元件产生的高级次衍射光等。
（3）对于红外光学系统，内部的热辐射源经过传输到达像面也可以引起杂散光，例如冷反射。这类杂散光一般需要单独处理，在一些情况下，也可以通过数据处理后期去除。
总的来说，光学系统的杂光分析是确保光学系统性能优良、稳定可靠的重要步骤，对于各种应用领域的光学系统设计和工程实践具有重要意义。
光学系统的杂散光在工程上一般采用光线追迹的方法进行蒙特卡洛仿真，除了Zemax软件自带的非序列模式，常用软件还有Lighttools、Tracepro等。在仿真之前，需要先建立对应的仿真模型，本文将针对这一点做简要介绍。
二、光学设计软件导出三维模型
在Zemax中，可以将设计好的光学系统直接导出为三维模型，以便后续光机结构设计和杂光模型建立，这样做最大的好处是省去了非球面之类复杂表面建模的时间。
在Zemax老版本中，具体步骤如下：
在新版本中，步骤如下图所示：
点进去之后，可以设置导出的范围、保存的格式，模型精度等，如果要输出像面等，可以在输出虚拟表面前打勾。
同样的，CodeV也提供了这样的功能，具体操作如下：
这个点进去同样可以对模型进行控制，大家可以自行尝试。
值得一提的是，在CodeV默认设置下，保存的模型位置在
三、在杂光分析软件中建立模型
我们可以先用Solidworks检查一下刚才导出的文件，如下图：
这里有个小技巧是，如果想要在Solidworks里保留光线的话，除了在光学软件里导出模型时要设置外，还需要在打开文件时进行相应的设置，使自由曲线和点作为草图：
效果如图：
在机械软件里打开模型之后，我们就可以完成光机结构的设计了，因为机械结构对杂光的影响非常大，在杂光分析之前至少应确定直接和光学零件接触的结构件或包络，这样仿真才是有意义的。在光学设计的最终阶段，一般还是联合光机系统一起进行杂光分析，这样的仿真结果更加可靠。下图是另一个初步进行了光机设计的折反式系统，我们将设计好的装配体可以导出为三维模型，来验证现在设计的杂光抑制性能。
在常用的Tracepro和Lighttools中，我们可以直接打开导出的文件。为了提高分析的速度，不对光路产生影响的零件可以直接在导出文件时忽略或删去，这个很好理解，就不再演示。
此外，如果目前是设计阶段，我们想初步对杂光情况进行分析，杂光分析软件中也可以直接进行简单建模。以Tracepro为例，我们重新打开前面提到的双高斯镜头，软件中可以插入各类几何物体，构成镜筒、隔圈、遮光罩、挡光环等等。如果直接采用导出的模型，软件中不容易对光学元件直径、曲率等参数进行修改，所以也可以直接在杂光分析软件中编辑光学元件。对于很多情况，简易模型仿真效果已经足够评估光学系统的杂光抑制性能了，这种快速方法有利于我们迅速迭代光学设计。
四、布林运算
如果要构建相对复杂一点的结构，在杂光分析软件中也提供了布林运算的工具。还是以Tracepro为例，先插入两个大小不一，有重叠部分的方块。
在编辑中，布林运算分为交集，差集和补集，这个和数学上集合的概念是一致的，交集就是只保留两个物体重合的部分：
差集是在一个物体中，减去另一个物体重合的部分，注意，选择物体时，先后顺序影响决定了谁是被减的物体。下图先后是先选大的方块和先选小的方块产生的效果：
补集简单理解为两个物体合二为一：
虽然远远不如专业机械设计软件方便，但运用这样的工具也算是可以构建一些零件了，这样简单的建模最终也可以形成简易版的杂散光分析模型：
五、总结
本文首先介绍了光学系统的杂光分析，强调了杂光分析的重要性以及杂光来源的多样性。其次，详细介绍了在光学设计软件中如何将设计好的光学系统导出为三维模型，以便后续的光机结构设计和杂光模型建立。最后，讨论了在杂光分析软件中建立模型的方法，包括导出模型和布林运算等操作。通过这些步骤，可以对光学系统的杂光情况进行快速、准确地分析和评估，从而优化系统设计，确保性能优良、稳定可靠。
网上相关杂光分析的资料还是比较少，这篇文章还是花了我一些时间的，希望能为各位提供一点帮助，如果大家感兴趣，下一篇和杂光相关的文章应该会写写光学表面散射特性的描述和杂光的评估方法，还请多多支持。