菲涅尔透镜由一系列同心凹槽或台阶组成，这些凹槽或台阶可以弯曲光线，使其能够根据设计聚焦或扩散。这种设计减少了所需的材料量，与具有相似光学特性的传统镜头相比，镜头重量更轻，生产成本更低。

与具有类似光学特性的传统透镜相比，菲涅尔透镜的阶梯式结构可显著减小尺寸和重量。这种紧凑性使它们成为空间有限的应用的理想选择。由于对材料的要求较低且制造工艺更简单，因此菲涅尔透镜的生产通常比传统透镜更具成本效益。这种可负担性使它们对放大镜、高架投影仪和太阳能聚光器等批量生产的物品具有吸引力。

下面是 Zemax 中的菲涅尔透镜模型。该模型以混合模式构建，即 sequential 和非 sequential 模式。菲涅尔透镜类型可以在非序列模式下找到。在此模型中，选择了 Fresnel 2。这种对象类型表示具有圆形或矩形的理想化菲涅尔透镜对象，其中一个面是理想的菲涅尔透镜，在基圆锥非球面上具有径向或圆柱形多项式非球面项。此菲涅尔透镜使用菲涅耳面极小的近似值，在计算光线-对象交点时可以忽略。

基板形状为扁平圆盘或矩形。基板的正面由径向或圆柱形菲涅尔透镜组成。径向轮廓由与偶数非球面相同的垂度表达式定义：

该菲涅尔透镜的厚度为 5 mm，α1-8 设置为零。如果 “Is Cylinder” 为零，则 r 的偶数径向幂上的系数。径向高度 是镜头的最大径向孔径（如果径向对称）或 y 半高度（如果圆柱对称）。

在序列模式下的 System Explorer 中，具有均匀切迹的 50 mm 直径入瞳定义如下。是圆柱体吗？如果为零，则 Side 0 Fresnel surface 将是径向的。半径。曲率的基准半径。这是对上述 sag 表达式中的值 “c” 的 1。

该场设置为零，并选择 587nm 的单个波长，如下所示。

在序列模式镜头数据中，无限远距离的光线被投射到以非序列模式建模的菲涅尔透镜上。Z 方向的 Exit 位置是菲涅尔透镜入口后 20 mm。

由 Marginal Image Height 求解的图像平面距离 Nonsequential （非序列） 组件的出口 66.5 mm。图像平面处的点图如下所示。RMS 半径为 912 um。几何半径为 1256 um。

参考质心的几何环绕能量如下所示。

下面的波前图显示了整个瞳孔的波前误差。预期较大的差异出现在瞳孔中心和瞳孔边缘。默认情况下，波前像差以所用波长的参考球体为参考。

上面的 Zemax 模型展示了菲涅尔透镜的典型模型。借助非序列模式的内置表面和混合建模功能，可以在序列模式下分析菲涅尔透镜的成像质量。总体而言，菲涅尔透镜的独特功能使其成为许多光学系统中有价值的组件，在这些系统中，空间、重量、成本和性能是重要的考虑因素。