Solución:
La herramienta industrial es zemax; sin embargo, es muy caro.
Si solo desea hacer diagramas, el paquete TeX pst-optics podría ser el truco.
En el régimen de haz gaussiano, optocad (gratuito) es una herramienta que se utiliza a menudo en la comunidad de detectores de ondas gravitacionales del interferómetro láser.
Acabo de descubrir:
trazador óptico
Del manual:
OpticalRayTracer es una aplicación multiplataforma gratuita (GPL) que analiza sistemas de lentes y espejos. Utiliza principios ópticos y un banco óptico virtual para predecir el comportamiento de muchos tipos de lentes comunes y exóticos, así como espejos planos y curvos. OpticalRayTracer incluye una interfaz avanzada y fácil de usar que permite al usuario reorganizar la configuración óptica arrastrando objetos con el mouse.
OpticalRayTracer analiza completamente las propiedades ópticas de la lente, incluidas la refracción y la dispersión. La pantalla de dispersión utiliza haces de luz codificados por colores para simplificar la interpretación de los resultados.
Las versiones recientes de OpticalRayTracer permiten la creación de espejos, planos y curvos. En los diseños ópticos modernos, los espejos suelen producir mejores resultados que las lentes, por ejemplo, en los instrumentos astronómicos. Estos instrumentos se pueden desbastar en el banco de trabajo virtual de OpticalRayTracer.
optgeo
Esto está en francés, pero parece cumplir con algunos de mis requisitos.
Ambas parecen ser buenas herramientas 2d, ambas están en los repositorios de ubuntu.
OpenRayTrace
Del manual:
OpenRayTrace es un software de diseño de lentes ópticas que realiza el trazado de rayos. Está construido usando python, wxPython y PyOpenGL. Debería ejecutarse en cualquier plataforma en la que se ejecuten python, wxPython y PyOpenGL.
Entonces, en principio, debería ejecutarse en una caja de Linux, pero aún no pude hacerlo.
Aquí hay una bifurcación más nueva del proyecto: https://github.com/BenFrantzDale/OpenRayTrace
También parece admitir el trazado de rayos 3D.
PyOptTools
pyOpTools es un conjunto de paquetes que permiten la simulación de sistemas ópticos mediante raytracing así como algunos cálculos que involucran frentes de onda, actualmente en desarrollo. Está escrito en Python y Cython, y está siendo desarrollado por el grupo de desarrollo tecnológico de Combustión Ingenieros SAS, y el grupo de óptica aplicada de la Universidad Nacional de Colombia.
Puede encontrar un buen video de cómo funciona en youtube: https://www.youtube.com/watch?v=DB8sfm7pVPI
piópticos
Del README:
Trazado de rayos de óptica geométrica en python para educación y diseño de proyectos pequeños.
geópticos
De la documentación:
geóptica propaga los rayos de luz en 2D, en el óptica geométrica
aproximación.La modificación de objetos debería ser fácil, con una actualización en vivo de la propagación de los rayos. La intención es dar un divertida experiencia con la óptica.
Habiendo dicho eso, precisión física se mantiene, por lo que las geópticas pueden interesar a los ingenieros o físicos que buscan una forma rápida de probar ideas.
Todavía en etapa alfa.
No conozco un programa simple para hacer lo que me pides. Lo que me viene a la mente son los trazadores de rayos o los métodos de elementos finitos (FEM).
Para obtener una lista de software de trazado de rayos: http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_ray_tracing_software
No conozco ningún software FEM gratuito, pero para obtener una descripción general del principio, vaya aquí: http://en.wikipedia.org/wiki/Finite_element
Editar: no leí con atención. Querías óptica geométrica. Estaba pensando en la óptica de rayos / ondas.