Optical instruments are how we see the world, from corrective eyewear to medical endoscopes to cell phone cameras to orbiting telescopes. When you finish this course, you will be able to design, to first order, such optical systems with simple mathematical and graphical techniques. This first order design will allow you to develop the foundation needed to begin all optical design as well as the intuition needed to quickly address the feasibility of complicated designs during brainstorming meetings. You will learn how to enter these designs into an industry-standard design tool, OpticStudio by Zemax, to analyze and improve performance with powerful automatic optimization methods.
Dieser Kurs ist Teil der Spezialisierung Spezialisierung Optical Engineering
First Order Optical System Design
von
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Lehrplan - Was Sie in diesem Kurs lernen werden
Woche
14 Stunden zum Abschließen
Introduction to Geometrical Optics
This module introduces rays, which we use to describe the motion of light through air and materials. The course overview describes the goals of this course and gives tips on how to make the best use of the course materials to be successful. The lectures introduce the material. The in-video questions, lab demonstrations, PhET interactive demonstration, practice problems, and homework assignment allow you to get actively involved in learning the material.
9 Videos (Gesamt 49 min), 2 Lektüren, 3 Quiz
9 Videos
Introduction to Geometrical Optics4m
What are rays?11m
Pinhole Camera5m
Rays in OpticStudio2m
Snells Laws6m
Fermat's Principle4m
Snell's Laws in the Laboratory5m
PhET Hands-On Practice5m
2 Lektüren
Course Overview10m
Tools and Resources10m
3 praktische Übungen
Snell's Law Practice Problem20m
Practice problems20m
Rays and Snell's Laws
Woche
24 Stunden zum Abschließen
Optical system design in OpticStudio
In this module, you will learn how to enter the description of an optical system into OpticStudio, analyze the performance of that system using various calculations and plots, and finally optimize that design by defining a merit function and search variables.
7 Videos (Gesamt 70 min), 2 Lektüren, 1 Quiz
7 Videos
System Explorer and the Lens Data Editor6m
Entering a Lens8m
Analyzing a Lens4m
The Lens Catalog18m
Configurations5m
Optimization20m
2 Lektüren
Introduction10m
How to get started using OpticStudio10m
1 praktische Übungen
Design of an f/5 singlet at infinite conjugate
Woche
35 Stunden zum Abschließen
First Order Ray Tracing
This module applies Snell's Laws to the curved interfaces of lenses and mirrors. You will learn the graphical and mathematical tools you need to calculate image size and location for thin lens and mirror systems. This foundation is essential to build more complex optical systems.
12 Videos (Gesamt 96 min), 1 Lektüre, 3 Quiz
12 Videos
Example of Sign Convention1m
Graphical Ray Tracing14m
Virtual Objects and Images8m
PhET Lens Practice9m
Positive and Negative Lens Laboratory Demonstration6m
Thin Lens Equations15m
Imaging with Mirrors9m
Single Lens Imaging Example8m
Mirror Laboratory Demonstration5m
Lenses vs. Mirrors2m
Paraxial Analysis in OpticStudio7m
1 Lektüren
Practice ray tracing10m
3 praktische Übungen
Practice problem10m
Practice Questions20m
Ray Tracing and Lens Analysis
Woche
45 Stunden zum Abschließen
Thick optics and mirrors
This module extends the analysis of the previous module to include the effects of real, thick lenses. You will learn how to input this factor into your optical system analysis and design.
8 Videos (Gesamt 59 min), 2 Lektüren, 3 Quiz
8 Videos
Power of a Single Curved Surface5m
Lens Maker's Equation6m
Power of Curved Mirrors8m
Two Lens System3m
Design with Thick Optics6m
Applying Thick Optics Concepts11m
Thick Lens Application9m
2 Lektüren
Extension of thick lenses10m
Practice10m
3 praktische Übungen
OpticStudio practice4m
Thick Optics Practice Problems30m
Thick Optics
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ziehen Sie für Ihren Beruf greifbaren Nutzen aus diesem Kurs
Top-Bewertungen
A few new insights even for a senior optical engineer. I will keep working through their lectures if each one offers at least a few nuggets of insight.
Learned a ton about paraxial optics design. Great lecture, capstone project is A LOT of work (>20 hour) for me.
Dozenten
Amy Sullivan
Research AssociateElectrical, Computer and Energy Engineering
Robert McLeod
ProfessorElectrical, Computer and Energy Engineering
Beginnen Sie damit, auf Ihren Master-Abschluss hinzuarbeiten.
This Kurs is part of the 100% online Master of Science in Electrical Engineering from University of Colorado Boulder.
If you are admitted to the full program, your courses count towards your degree learning.
Über University of Colorado Boulder
CU-Boulder is a dynamic community of scholars and learners on one of the most spectacular college campuses in the country. As one of 34 U.S. public institutions in the prestigious Association of American Universities (AAU), we have a proud tradition of academic excellence, with five Nobel laureates and more than 50 members of prestigious academic academies.
Über die Spezialisierung Optical Engineering
Optical instruments are how we see the world, from corrective eyewear to medical endoscopes to cell phone cameras to orbiting telescopes. This course will teach you how to design such optical systems with simple graphical techniques, then transform those pencil and paper designs to include real optical components including lenses, diffraction gratings and prisms. You will learn how to enter these designs into an industry-standard design tool, OpticStudio by Zemax, to analyze and improve performance with powerful automatic optimization methods.
Häufig gestellte Fragen
Wann erhalte ich Zugang zu den Vorträgen und Aufgaben?
Sobald Sie sich für ein Zertifikat angemeldet haben, haben Sie Zugriff auf alle Videos, Quizspiele und Programmieraufgaben (falls zutreffend). Aufgaben, die von anderen Kursteilnehmern bewertet werden, können erst dann eingereicht und überprüft werden, wenn Ihr Unterricht begonnen hat. Wenn Sie sich den Kurs anschauen möchten, ohne ihn zu kaufen, können Sie womöglich auf bestimmte Aufgaben nicht zugreifen.
Was bekomme ich, wenn ich diese Spezialisierung abonniere?
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