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    [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]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-08-09
    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。  \%/zf  
    @-5V~itW  
    n%}Vd `c  
    EPL"H:o5%<  
    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: 4z^5|$?_ta  
    r[y3@SE5  
        RLE ~h6aTN  
        ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 - ]Mp<Y  
         FNAME 'X11.RLE                                           ' p/.[ cH  
         LOG      124 g'{hp:  
         WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 D}7G|gX1  
         APS               1 Hp?uYih0  
         UNITS MM   L'$;;eM4  
         OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 fDIKR[B  
         MARGIN       1.270000  *"K7<S[  
         BEVEL       0.254001 Y)OTvKrOA  
           0 AIR a]8}zSUK  
           1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 T1c.ER}17  
           1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 zoI0oA  
           1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 $Y31Y A  
           1 CTE   0.255000E-05 aO>Nev  
           1 GTB U    'SILICON         ' osW"b"_f  
           1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 vqnFyd   
           1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 o? {rPFR  
           2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR '*,P33h9<!  
           2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 i>n)T  
           3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 p:q?8+W-r  
           3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 b<?A  
           3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 &Eqa y'  
           3 CTE   0.550000E-05 0R[onPU_vZ  
           3 GTB U    'GE              ' :OvTZ ?\  
           3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000  {]=oOy1  
           3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 b\H !\A  
           4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR (jB_uMuS  
           4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 qGPIKu  
           5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 R2!_)Rpf  
           5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 A*_ |/o  
           5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 j[y,Jc h  
           5 CTE   0.550000E-05 q%xq\L.  
           5 GTB U    'GE              ' u*i[A\Y  
           5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 4c/.#?  
           5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 *{e?%!Q  
           6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR 5u3SP?.&  
           6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 yQ M<(;\O  
           7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 = 7TK&  
           7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 xfJ&11fG2  
           7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 Fi*j}4F1  
           7 CTE   0.255000E-05 n.\|NR'v  
           7 GTB U    'SILICON         ' C=|X]"*:u0  
           7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 jVhfpS[  
           7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 ;'g.%  
           8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR {s/u [T_D2  
           8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 )zoO#tX  
           9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR L-v-KO6  
         END w` ;>+_ E7  
    v<wR`7xG  
    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 xIh,UW#  
    E5U{.45  
    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: 3A5:D#  
    "P_PqM  
        CHG @+`">a8} ,  
        ALPHA A6061 Ivue"_i;!  
        END N)H _4L  
    V0!.>sX9  
    现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro: :0)nL  
    d|c> Y(  
        THERM =u^{Jvl[  
        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 "Yu';&  
        END tf+5@Zf]4  
    !W ,pjW%Y  
    f/Q7WXl0  
    +,BJ4``*k  
    镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 `aw5"ns^V  
    p0S;$dH\ D  
    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。 9q=\_[\[  
    BDCFToSf|  
    }*ZOD1j  
    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。 oA1d8*i^E  
    9/nS?>11  
    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。 cA8"Ft{P)  
    Q|`sYm'.  
    ~>]/1JFz  
    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: Z$'483<  
    PN&;3z Z  
        THERM d].(x)|st  
        COE 1 STYRENE u(`,7 o "  
        TCHANGE 1 WO=,NQOw  
        5 vKvT7Zxc  
        ATS 100 2 +UTs2*H/^  
        END 4Nx]*\\  
    %!;6h^@  
    我们运行这个程序,ACON 2确实发生了变化。现在的诀窍是找到外套管和内套管的长度,以便按照我们的意愿进行最佳补偿。对于此任务,我们使用优化程序。这是我们的MACro: tLzX L *  
    o/U"'FP  
        ACON 1 ~!Q\\_  
        PANT - #ta/*TT:  
        VY 4 TH 1000 -1000 mq(*4KFWJ2  
        VY 5 TH 1000 -1000 XtV=Gr8"  
        END Dm.tYG  
    %?7j Q  
        AANT < x==T4n/  
        ACON 1 =h{j F7  
        M 0 1 A DELF b2Jgg&?G  
        M 8.103249 1 A P YA 1 bz=B&YR  
    JN Ur?+g  
        GSO 0.5 5.332000 3 M 0 \D]H>i$  
        GNO 0.5 1 3 M 0.5 '#fwNbD  
        GNO 0.5 1 3 M 1.0 ~/B[;#  
    )|`# BC  
        ACON 2 w53+k\.  
        M 0 1 A DELF +$YluGEJ  
    O\(0{qu  
        GSO 0.5 5.332000 3 M 0   9Fkzt=(E~  
        GNO 0.5 1 3 M 0.5 VZ:L K  
        GNO 0.5 1 3 M 1.0 jnl3P[uQ  
        END H#LlxD)q  
    q i27:oJ  
        SNAP ^j1WF[GiSO  
        SYNO 20 MULTI cTR@ :sm  
    ;3D[[*n9  
    f[b x|6  
    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。 7:h8b/9  
    ;DkX"X+  
    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。 16p$>a<6  
    sKkk+-J4  
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