[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。 K}(0H[P  
FN)vFQ#J  
e?"XMY  
?cF-w!>o8  
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： ?mjQN|D  
ZV?~~_9  
    RLE Le*sLuxk<  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 acXB vs  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' Ig*qn# Dd  
     LOG      124 pP`KI'aUN  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 lN<,<'&^.  
     APS               1 p?q~.YY  
     UNITS MM   :mpR}.^hv  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 k~<b~VcU  
     MARGIN       1.270000 N
=`xoF  
     BEVEL       0.254001 ?'I[[KuG  
       0 AIR c,\!<4  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 HalkNR-eEm  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 kN99(  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 jZ;dY~fE  
       1 CTE   0.255000E-05 j|N8"8"  
       1 GTB U    'SILICON         '  YjV-70'  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 xq.HR_\  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 ~|7jz;$V  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR h.`U)6*?&N  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 U6R"eQUTV  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 bkZ~O=uv$-  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 D m|_;iO,  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 ]B;\?Tim  
       3 CTE   0.550000E-05 g7-=kmr|V  
       3 GTB U    'GE              ' mM&*_#( 6  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 @L)=epC  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 !E0zj9 [ R  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR D~< 3  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 2I2#o9(Ar  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 n$ri:~s  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 ikSm;.  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 H|uvcvf
 
       5 CTE   0.550000E-05 TvEN0RV2  
       5 GTB U    'GE              ' m _0D^e7#  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 -\.'WZo`  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 XuQ7nlbnq  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR /p=9"?  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 I^5T9}>Q  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 :[#~,TW  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 f-V8/  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 UHtxzp =[  
       7 CTE   0.255000E-05 R"au8f.  
       7 GTB U    'SILICON         ' ON(H7  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 Llf |fayq  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 HlkG^:)  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR rt7Ma2tK  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 NW.<v /?=,  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR C3Hq&TVf/  
     END n.[0#Ur&}  
m]bv2S+5y  
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 3lyk/',  
%'}L.OvG  
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： 6~ *w~U  
:J3ZTy
jb  
    CHG X[frL)k]  
    ALPHA A6061 ,1\nd{  
    END %f{1u5+5  
=sqhPS<>  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： AC=/BU3<yc  
B%v2)+?@  
    THERM 3~e"CKD>  
    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 C] <K s  
    END :qV}v2  
iY=M67V  
O1@-)<_71  
$J/Z~(=JT  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 OIF0X!  
&CvNNDgrJ  
有一种简单的方法来判断光线的轴向位移可能会带来什么变化。首先，单击按钮在ACON 2中创建一个检查点。 现在打开WorkSheet（单击按钮），然后单击PAD选择表面4。 我们猜测该空气间隔的变化可能会改变焦点位置。 实际上，所需的变化量应该非常小，因此将速度滑块滑到底部附近，然后将“间距”滑块向右滑动，如图所示。 BReNhk)S  
05(lh<C  
sOSol7n  
图像几乎汇聚在焦点上，并且改变非常小，从65.828变化到65.625。 现在我们必须找出一种方法，使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分，外套管从表面4向右延伸，经过下一个镜片，然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成，内部由塑料制成，则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 HevS}L  
`?Pk~7  
再次返回ACON 1，WorkSheet仍然打开，创建一个检查点并单击添加表面按钮。现在点击图中的透镜表面4和5之间的轴。插入虚拟表面。 rh*Pl]'3z  
M DnT  
现在我们必须告诉程序，从表面5到表面6的膨胀系数与默认的铝的热膨胀系数不同。关闭WS并创建一个新的THERM文件： tylMJ$ 9*.  
tHS
e>*eC  
    THERM +Y!9)~f}7X  
    COE 1 STYRENE ,x| 4nk_  
    TCHANGE 1 v;S7i>\  
    5 kL.JrbM"  
    ATS 100 2 SRl
:+!@.  
    END p
@@TOS  
Q 'R@'W9  
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(Of EzsH=  
5oQy $Y  
    ACON 1 c9\jELO  
    PANT J4qFU^  
    VY 4 TH 1000 -1000 *r
O#UE2  
    VY 5 TH 1000 -1000 .*u, !1u  
    END )%q]?@kB  
D6,rb 9  
    AANT =`5Xx(  
    ACON 1 :CO>g=
`  
    M 0 1 A DELF  {g?$u  
    M 8.103249 1 A P YA 1 Kk2PWJ7  
4P@Ak7iL(V  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 &?mH[rG"  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 \
|Pp%U [  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 5qkG~YO-  
}EmNSs`$r  
    ACON 2 Vx@JP93|  
    M 0 1 A DELF ^)&d7cSc  
_tZT  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   'rJkxU{  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 5V&3m@d0aq  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 7/lXy3B4  
    END 0 ;$[  
1u&}Lq(  
    SNAP -QL_a8NL  
    SYNO 20 MULTI DVxW2J  
^)Xl7d|m+  
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。 u1F@VV{  
Jrd:6
Z  
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。 +]-~UsM  
<A +VS  
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。 Tj}H3/2  
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