[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。  \%/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 $Y31YA  
       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 )zo
O#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'.  
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  
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  
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。 /puM3ZN  
{=Y.Z1E:  
>q:0w{.TU  
(oYM}#Q  
},2mIit(  
C>?`1d@  
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