[原创]SYNOPSYS 光学设计软件课程三十五：无热化红外望远镜 [复制链接]

在本课中，我们将研究随着温度的变化，中红外望远镜的图像质量如何变化。 我们从下面的实例镜头开始。 HFu#-}iNV  
H4ml0SS^  
Q&}`( ]k  
cY
^>`  
这是示例镜头X11，我们调整了最后一个空气间隔来改善焦点。以下是此示例的RLE文件： d[;Sn:B  
Nih8(pbe  
    RLE p}$VBl$'  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 ;i\m:8!;  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' g]PmmK_L  
     LOG      124 bnt>j0E  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 `?+lM  
     APS               1 FGo{6'K(:  
     UNITS MM   u )cc  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 4loG$l+a1  
     MARGIN       1.270000 8x#SpDI  
     BEVEL       0.254001 _]E H~;  
       0 AIR ^"WrE(3  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 } QVREj  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 _yw]Cacr\  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 
l ?RsXC  
       1 CTE   0.255000E-05 dr#g[}l'H  
       1 GTB U    'SILICON         ' Hg(%gT  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 6}zargu(;  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 M}2a/}4
 
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR #/a>dK  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 :Lu=t3#  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 @}k5rcQ*/  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 ltRvNXx+]  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 g/e\EkT  
       3 CTE   0.550000E-05 (!`TO{!6P  
       3 GTB U    'GE              ' ANh7`AUuO  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 mxUM&`[  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 /qp)n">  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR OP>rEUtj  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 w64/$  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 C\#E1\d  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 V`Ve__5;  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 F)rU*i7  
       5 CTE   0.550000E-05 !lf'gW  
       5 GTB U    'GE              ' *F7ksLH|q  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 
(|H1zO  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 K'z|a{ru.{  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR RS'!>9I  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 >S/m(98  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 :=9?XzCC  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 !;EG<ji,gj  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 Z<+Ipj
&  
       7 CTE   0.255000E-05 w;f$oT  
       7 GTB U    'SILICON         ' ^PHWUb+``  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 nHiE$Y  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 t<~$?tuZ  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR }&|S8: 
 
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 h2M>4c  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR R)4L]ZF  
     END "\0&1C(G  
B+W 4r9#  
镜头须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。我们运行THERM程序，首先测试是否所有需要的系数都存在。在命令窗口输入THERM TEST "W!Uxc  
rq=D[vX\N(  
这个镜头未为空气间隔分配系数。我们用CHG文件来处理问题，分配铝型6061的系数： mc37Y.  
-UD^O*U  
    CHG ipy1tXc  
    ALPHA A6061  n *Y+y  
    END |-kU]NJFR  
'Bul_D4B  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： Z1u:OI@(  
Npu#.)G  
    THERM 6, =oTmFP  
    ATS 100 2   ！将100℃时镜头副本放到ACON2中，所有参数随温度变化而改变 Lckb*/jV&  
    END i4"BN,NZ{  
,D#ssxV  
-n.ltgW@   
~%)u
g3
%e  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 }\+7*|  
GI:
J9TS  
有一种简单的方法来判断光线的轴向位移可能会带来什么变化。首先，单击按钮在ACON 2中创建一个检查点。 现在打开WorkSheet（单击按钮），然后单击PAD选择表面4。 我们猜测该空气间隔的变化可能会改变焦点位置。 实际上，所需的变化量应该非常小，因此将速度滑块滑到底部附近，然后将“间距”滑块向右滑动，如图所示。 @0js=3!2  
}@VdtH  
jN.'%5Q?H  
图像几乎汇聚在焦点上，并且改变非常小，从65.828变化到65.625。 现在我们必须找出一种方法，使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分，外套管从表面4向右延伸，经过下一个镜片，然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成，内部由塑料制成，则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 %=C49(/K_  
DK-V3}`q}  
再次返回ACON 1，WorkSheet仍然打开，创建一个检查点并单击添加表面按钮。现在点击图中的透镜表面4和5之间的轴。插入虚拟表面。 #9=as Y  
ZV:cgv  
现在我们必须告诉程序，从表面5到表面6的膨胀系数与默认的铝的热膨胀系数不同。关闭WS并创建一个新的THERM文件： |"7F`M96I  
|/Q7 o1i  
    THERM 0xv@l^B  
    COE 1 STYRENE 3 *0/<1f1!  
    TCHANGE 1 8cN[t.S  
    5 % Q|
>t~  
    ATS 100 2 PWU8 9YXp  
    END Q:U^):~  
G.#`DaP  
我们运行这个程序，ACON 2确实发生了变化。现在的诀窍是找到外套管和内套管的长度，以便按照我们的意愿进行最佳补偿。对于此任务，我们使用优化程序。这是我们的MACro： S(bYN[U  
s+9q`k^  
    ACON 1 W+F{!dW  
    PANT \J@i:J6x$1  
    VY 4 TH 1000 -1000 lt:xN?--A?  
    VY 5 TH 1000 -1000 k(

<:  
    END 5G$sP,n  
&356   
    AANT K chp%  
    ACON 1 V_)G=#6Dy  
    M 0 1 A DELF ?\_\pa/+  
    M 8.103249 1 A P YA 1 oRJ!J-Z]  
UJhmhI  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 rUg<(/c  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 "t[9EbFL  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 Etv!:\
\[  
uL.)+E  
    ACON 2 l+%2kR  
    M 0 1 A DELF LYYz =gvZl  
-> $]`h"  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   {xW HKsI>,  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 ~Bw)rf,  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 O/Q7{5n  
    END k/U1 :9  
y;'yob  
    SNAP UG@9X/l}  
    SYNO 20 MULTI gL)l)}#  
`a$c6^a  
图像质量有下降，但仍在合理范围内，即使温度发生变化，焦点仍然能够保持聚焦。现在注意表面5的位置。这告诉你两个套管必须延伸的地方及它们应该连接的位置。不受温度影响并不困难。 ef !@|2  
REEs}88);'  
我们已经为TH变量输入了确定的限制，因为程序不会让正TH变为负数。为了保持放大率不变，我们为主光线的YA添加了一个目标。您可以参考用户手册，以获得有关此功能的完整。 blUnAu o~  
!z EW)  
SYNOPSYS™ 现已更新至 2023 最新版本，扫码添加工作人员可申请免费试用。 F_<n8U:Y  
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