一、通用光学设计（成像+照明）

1. Ansys Zemax OpticStudio

   • 核心功能：序列/非序列光线追迹、优化算法、公差分析、光机热耦合（STOP分析）
     
     
   • 优势：工业标准工具，支持VR镜头、自动驾驶传感器、航天光学系统设计，集成CAD接口（如SolidWorks）
     
     
   • 典型应用：手机镜头、火星探测器成像系统、AR/VR设备
     
     

2. CODE V（Synopsys）

   • 核心功能：高精度成像系统优化、变焦凸轮设计、多层膜分析、光谱响应模拟
     
     
   • 优势：适用于复杂镜头设计（如天文望远镜），支持FEA热变形补偿分析
     
     
   • 典型应用：军用光学系统、高分辨率相机镜头
     
     

3. OSLO

   • 核心功能：光学系统布局优化、高级像差校正、动态光学仿真
     
     
   • 优势：历史悠久的工具（曾用于阿波罗计划），界面易用，适合科学仪器设计
     
     
   • 典型应用：相机镜头、空间光学仪器
     
     

二、照明与杂散光分析

1. LightTools

   • 核心功能：非序列光线追迹、光机一体化设计、人眼视觉模拟
     
     
   • 优势：专攻照明系统，支持背光板优化、汽车灯具设计
     
     
   • 典型应用：显示器背光、车灯照明均匀性分析
     
     

2. TracePro

   • 核心功能：蒙特卡洛光线追迹、辐射度/光度分析、CAD模型兼容（支持SolidWorks/AutoCAD）
     
     
   • 优势：高效模拟散射/衍射效应，适用于LED光源分析
     
     
   • 典型应用：LED灯具设计、太阳能集光器
     
     

3. ASAP（Advanced Systems Analysis Program）

   • 核心功能：超快非序列光线追迹、偏振光分析、杂散光预测
     
     
   • 优势：并行计算加速，精准模拟高精度系统（如航天器杂散光）
     
     
   • 典型应用：卫星光学系统、医疗内窥镜照明
     
     

三、光通信与光子学设计

1. OptiSystem

   • 核心功能：光通信链路仿真、信号调制分析、光纤传感器设计
     
     
   • 优势：模块化建模，支持从器件到系统级光通信仿真
     
     
   • 典型应用：5G光模块、光纤激光器
     
     

2. Lumerical（Ansys）

   • 核心功能：纳米光子器件FDTD仿真、光子电路设计、量子光学分析
     
     
   • 优势：亚波长结构模拟能力强，集成Python API自动化
     
     
   • 典型应用：硅光芯片、超表面透镜
     
     

3. RSoft

   • 核心功能：波导设计、光子晶体模拟、宽带光源建模
     
     
   • 优势：专攻集成光子学，支持机器学习优化
     
     
   • 典型应用：光子集成电路（PIC）、光栅耦合器
     
     

四、多物理场耦合与国产工具

1. COMSOL Multiphysics

   • 核心功能：光-热-力耦合、波动光学/射线光学切换、自定义PDE
     
     
   • 优势：多物理场一体化，适合激光热效应、微腔光学设计
     
     
   • 典型应用：激光器热变形分析、MEMS光学器件
     
     

2. SeeLight（中科院）

   • 核心功能：角谱传输/基尔霍夫积分算法、并行计算、Matlab接口
     
     
   • 优势：国产平台，支持复杂传输模型扩展
     
     
   • 典型应用：衍射光学元件、光束整形
     
     

3. Rayzen（芯钬量子）

   • 核心功能：蒙特卡洛光线追迹、快速求交算法、杂散光分析
     
     
   • 优势：国产非序列仿真工具，适用于光电子器件集成
     
     
   • 典型应用：显示面板导光设计、光学薄膜仿真
     
     

五、薄膜与光栅设计

1. Essential Macleod

   • 核心功能：光学薄膜设计、误差敏感度分析、材料数据库
     
     
   • 优势：行业标准膜系设计工具，支持生产监控模拟
     
     

2. Gsolver

   • 核心功能：三维光栅结构优化、矢量衍射计算
     
     
   • 优势：高精度光栅仿真，支持闪耀/正弦光栅设计
     
     

选型建议

• 成像系统：优先选Zemax、CODE V
  
  
• 照明设计：TracePro、LightTools更高效
  
  
• 纳米光子学：Lumerical、RSoft是首选
  
  
• 国产替代：SeeLight、Rayzen已具备工程能力