波前优化（Wavefront）方法是以优化光线的光程差为目标，也称为波相差优化。这是一种要求相对严格的优化方法，在系统像差较小的情况下优化效果才比较显著，对于大像差复杂系统（通常OPD 大于50～100 个波长时），波前优化会变得停滞不前。
如何选择波前差作为系统的最终优化目标，根据系统对称性要求，ZEMAX 将在评价函数编辑器中自动生成一系列OPDX 操作数，如图4-24 所示。
图4-24 评价函编辑器
设置评价函数的步骤如下：
①在“Optimize”菜单下，打开评价函数编辑器“Merit Function Editor”。
②在评价函数编辑器对话框中点击“Wizards and Operanders →Optimization Wizard”，点击“OK”，就会弹出如图4-23 所示的评价函数编辑器。
③设置好评价函数后，在“Optimize”菜单下点击“Optimize！”按钮，开始局部优化。评价函数值很快降为近似等于0，对这个单透镜简单系统，默认创建的评价函数操作数设置OPDX 的目标值为0，也就意味着经过透镜聚焦后光程差为0，如图4-25 所示。
图4-25 优化结束窗口
④在“Analyze”菜单栏中点击“3D Viewer”打开3D 光路结构图，如图4-26 所示。(www.xing528.com)
图4-26 3D 光路结构图
作为光学设计者，从图聚焦情况看，需要想一想优化波前差得到的这个结果是不是唯一的。从几何光学理论上考虑，已知所有光线的光程为0 有两种情况：一是点光源发出的完美球面波在任一位置处球面上各点光程必然相同，光程差为0；二是完美准直光束发射的平面波在任一位置处垂直光轴的平面光程相同，光程差也为0。所以，使用波前差来优化这个单透镜系统，应该是能得到两种结果：经过透镜后变为平行光或者聚焦。图4-26只是其中一种结果。另外一种结果之所以得不到是因为ZEMAX 软件在默认设置下为聚焦模式，即物方视场光束经过系统后都应该为聚焦趋势。这种模式是可以修改为准直模式的。打开“System Explorer”菜单，点击“Aperture”的下拉菜单，勾选“Afocal Image Space”（无焦像空间），如图4-27 所示。
图4-27 修改准直模式窗口
此时，系统就切换到无焦模式，无焦模式的优化是使物方光束到达像方时以准直为目标。再单击“Optimize！”按钮重新优化，评价函数值直接降为0，如图4-28 所示。
图4-28 无焦像空间优化结果
现在可以在“Analyze”菜单栏中点击“3D Viewer”打开3D 光路结构图，如图4-29所示。
图4-29 无焦像空间优化后的3D 光路结构图
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