01
自由曲面光学概述
自由曲面定义、与传统球面/非球面的区别、发展历程、核心应用领域（照明、成像、AR/VR）
基础概念
02
数学基础（一）
多项式表示法（XY多项式、Zernike多项式）、局部坐标系与全局坐标系、曲面法向量计算
数学Zernike
03
数学基础（二）
B样条与NURBS曲面、径向基函数（RBF）、离散点云拟合与插值
NURBS拟合
04
光线追迹基础
斯涅尔定律向量形式、光线与自由曲面求交（牛顿迭代法）、光线微分方程
追迹算法
05
光学设计软件入门
Code V / Zemax / LightTools 自由曲面定义、用户自定义面型（UDS）编写
软件UDS
06
照明光学设计（一）
目标照度分布定义、能量映射初始结构（SMS法、等照度映射）
照明SMS
07
照明光学设计（二）
自由曲面透镜实例（LED准直、均匀照明）、优化策略与评价函数
透镜优化
08
成像光学设计（一）
像差理论回顾（赛德尔像差）、自由曲面像差校正优势、离轴系统设计
像差离轴
09
成像光学设计（二）
双自由曲面反射系统、全反射（TIR）结构、折反混合系统
反射TIR
10
优化算法（一）
局部优化（阻尼最小二乘法、序列二次规划）、全局优化（遗传算法、模拟退火）
算法全局
11
优化算法（二）
多目标优化（帕累托前沿）、评价函数构建（MTF、RMS波前、畸变）
多目标MTF
12
公差分析
自由曲面公差灵敏度、蒙特卡洛模拟、补偿器设计与主动对准
公差蒙特卡洛
13
加工与检测基础
单点金刚石车削（SPDT）、磁流变抛光（MRF）、CMM/干涉测量
加工检测
14
面型表征与数据交换
IGES/STEP格式、点云（STL/PLY）、面型误差评估（PV、RMS、斜率误差）
数据误差
15
自由曲面在AR/VR中的应用
波导耦合光栅、自由曲面棱镜（Birdbath）、全息光学元件（HOE）
AR/VR波导
16
自由曲面在汽车照明中的应用
自适应远光灯（ADB）、矩阵式LED大灯、投影式车灯设计
车灯ADB
17
自由曲面在激光光学中的应用
光束整形（平顶光束）、LiDAR扫描系统、光纤耦合
激光LiDAR
18
自由曲面在航空航天中的应用
空间相机离轴三反、红外光学系统、轻量化设计
航天离轴三反
19
自由曲面在生物医疗中的应用
内窥镜物镜、OCT扫描系统、荧光显微成像
医疗OCT
20
逆向设计与克隆
基于实测数据自由曲面重构、逆向工程流程、点云处理与平滑
逆向点云
21
多物理场耦合
热变形影响、结构力学分析、热-光耦合仿真
多物理场热
22
自由曲面阵列
微透镜阵列设计、复眼结构、匀光棒与积分柱设计
阵列复眼
23
偏振光学与自由曲面
偏振光线追迹、应力双折射分析、偏振分束器设计
偏振双折射
24
衍射光学与自由曲面
混合衍射-折射系统、DOE与自由曲面结合、色散校正
衍射DOE
25
自由曲面设计中的AI技术
神经网络预测面型、遗传算法加速优化、深度学习像差补偿
AI神经网络
26
设计案例（一）
紧凑型投影镜头（0.47英寸DMD，短焦，自由曲面校正畸变）
投影DMD
27
设计案例（二）
超短焦激光电视投影镜头（自由曲面反射镜，大视场角）
激光电视超短焦
28
设计案例（三）
VR头显目镜设计（Pancake折叠光路，自由曲面偏振片）
VRPancake
29
设计案例（四）
车载HUD（抬头显示）设计（自由曲面反射镜，消除重影）
HUD车载
30
前沿趋势与总结
计算光学与自由曲面、超表面融合、未来发展方向
前沿超表面