光学工程光学科技公司光学工程师实习生报告

光学工程光学科技公司光学工程师实习生报告一、摘要2023年7月1日至2023年8月31日，我在一家光学科技公司担任光学工程师实习生。核心工作成果包括参与激光雷达系统中的光学模块设计，完成5组不同波长的光学系统仿真，优化后使系统透过率提升12%，并将像差系数从0.35降低至0.25。应用了Zemax软件进行光路设计和FDTDSolutions进行电磁仿真，掌握了基于菲涅尔透镜的耦合效率提升方法，将光纤与芯片的耦合损耗从0.8降低至0.5。通过迭代调试，验证了多级衍射光学元件在紧凑型光谱仪中的应用可行性，最终设计方案的尺寸减小了30%。提炼出的方法论包括基于误差传递的参数优化策略和基于机器学习的像差快速修正流程，可直接应用于复杂光学系统的设计验证。二、实习内容及过程实习目的主要是把学校学的光学理论知识跟实际工作对接上，了解光学工程师在行业里的具体工作流程，看看自己是否真的喜欢这个方向。实习单位是一家做光学传感器的公司，主要产品是用于自动驾驶的激光雷达系统和工业光谱仪，技术路线偏成像和光谱领域，团队规模不大，但氛围挺开放的，大家交流比较多。实习内容分两部分。初期跟着导师熟悉项目，主要是看他们正在做的紧凑型光谱仪项目，学习怎么用Zemax建立系统模型，理解不同光学元件比如光栅和傅里叶透镜的作用。后来独立负责其中一个波长通道的设计，目标是减小体积同时保持光谱分辨率。具体做了5版方案，每版都调整非球面镜的曲率半径和厚度，算透射率和像差。第4版用了菲涅尔透镜耦合光纤，效率从0.65提到0.78，最后版通过优化级数和blazeangle把光谱透过率做到0.82，像散系数从0.35减到0.25，导师说这个结果跟仿真平台给出的理论值误差小于5%，可以继续推进了。期间还参与了激光雷达项目，帮忙做了探测器前端的耦合效率优化，把光纤与芯片的耦合损耗从0.8降低到0.5左右，用了FDTDSolutions仿真电磁场分布，发现增加耦合环可以改善模式匹配，这个方法挺有意思的。遇到的第一个挑战是初期不太懂实际项目对公差的要求，导致仿真模型过于理想化，跟真实加工有差距。导师给我看了之前的失败案例，说像差预算要留足余量，特别是光谱仪这种对波长敏感的，非球面镜的Zernike系数不能超过0.1波，不然衍射光栅的能量损失会非常明显。我重新算了一遍，把球差和彗差系数都控制在0.08波以下，然后用Zemax的Tolerance分析功能跑了蒙特卡洛模拟，结果显示最坏情况下的透过率下降不到0.03，才感觉靠谱。第二个困难是光谱仪里用的衍射光栅加工精度要求很高，初期设计时没考虑到衍射效率随角度的变化，导致某个波段损失超20%。后来查了资料，学习怎么用空间相干性理论来优化光栅设计，调整线密度和闪耀角，最后把效率提到85%以上，才勉强过关。实习最大的收获是掌握了光学系统设计的完整流程，从需求分析到仿真优化，再到跟供应商沟通公差。学会了怎么用Zemax的Genius模块快速生成非球面镜数据，还用Python脚本批量修改参数，效率高了不少。对光谱学也有更直观的认识，比如知道为什么高分辨率光谱仪要用傅里叶变换结构，为啥光栅的blazeangle对效率影响那么大。思维上最大的转变是认识到理论计算和实际制作之间的差距，光学元件的表面形貌控制、材料应力分布这些细节都会影响最终结果，以前觉得只要公式算对就行，现在明白动手能力同样重要。职业规划上更清晰了，以前觉得光学工程范围太广，现在想往光谱仪器方向发展，特别是成像光谱领域，这个实习让我确定了兴趣点。不过也发现公司内部培训比较依赖导师带，新员工上手慢，而且项目文档管理比较混乱，有时候找之前的测试数据要花挺久。建议可以建立更系统的知识库，用版本控制管理设计文档，同时多组织几次光学仿真技巧的内部培训，比如怎么高效设置像差权重，或者怎么用FDTD自动优化耦合结构，这些都能帮新人少走弯路。另外岗位匹配度上，感觉我的理论基础还可以，但动手能力还是弱项，如果想去更偏制造的岗位，可能需要再实习或者做项目积累经验。三、总结与体会这8周在光学科技公司的经历，像是在学校理论之外打开了一扇窗，真正看到了光学知识怎么一步步变成能卖钱的产品。从7月1号到8月31号，每天对着电脑里的Zemax和FDTDSolutions，感觉自己不再是纸上谈兵，而是真的在跟激光、光谱打交道。设计那5版紧凑型光谱仪的波长通道时，每算完一套参数就去导师那核对，他说第4版用菲涅尔透镜耦合光纤把效率提到0.78就有点意思了，当时特别高兴，感觉那些复杂的耦合理论真的派上用场了。最后拿到0.82的最终结果，虽然离实验室里的理想值还有距离，但对比第1版0.65的效率，那种进步感是实实在在的。调试衍射光栅时更明白了，理论公式里的blazeangle和空间相干性不是空话，直接关系到光谱仪能不能把信号接收满，这个过程中对细节的敏感度提高了不少。这段经历直接让我想清楚了职业方向，以前对光谱仪、成像系统这些具体方向都没概念，现在明确了想往哪个细分领域钻。比如光谱仪里的光栅和傅里叶透镜设计，感觉还有很多技术可以挖掘，特别是怎么通过微结构设计提升效率、减小尺寸，这让我对后续的学习有了更明确的目标。学校教的傅里叶光学、激光原理这些课程突然觉得用处很大，接下来打算把专业课的仿真项目做得更深入，争取把FDTD仿真技能拿到手，看能不能考个相关的专业证书，比如光学设计工程师认证，这样以后简历上也能写点东西。另外，激光雷达项目里遇到的探测器耦合问题也很有意思，虽然没深入做，但知道怎么用电磁仿真分析模式匹配，感觉这是未来趋势，打算下学期选一门相关的高阶课程。行业里感觉光学系统的小型化和集成化是挺大的方向，像现在手机里的摄像头模组、车载激光雷达，都对尺寸和成本要求特别高，这就逼着工程师必须会玩非球面镜、衍射光学元件这些“小体积”技术。我实习期间做的光谱仪项目里，导师就反复强调怎么用最少的元件实现功能，这种思路挺值得学习。未来要是继续干这行，肯定要持续关注这些技术，比如怎么把AI算法用在光学设计里自动优化参数，或者微纳加工技术怎么赋能光学元件的性能提升，这些都能从现在开始关注，多看行业论文，保持对这个领域的敏感度。心态上最大的变化是，以前觉得做设计就是算算公式画画图，现在明白要考虑成本、可制造性、可靠性，每个环节都得想周到，这种责任感确实不一样了。感觉抗压能力也强了点，以前做课程设计遇到问题可能就烦躁，现在知道怎么一步步分析，先隔离问题再找解决方案，这种解决问题的方式挺受用。实习虽然结束了，但感觉学的东西才刚刚开始，要把这些经验变成自己的东西，还得在后续学习和项目里继续打磨。四、致谢感谢光学科技公司提供这次实习机会，让我能接触到实际的光学工程项目。感谢我的导师，在实习期间给予的悉心指导和耐心解答，特别是在光学系统设计方法和