[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。 A^0-%Ygl  
c]z^(:_>  
F0r5$Pl*  
=U:]x'g(  
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： U^-J_yq  
pH@yE Vf  
    RLE T).}~i;!  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 [
r'hX#  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' }:0HM8B7!  
     LOG      124 wc~9zh  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 TFhYu  
     APS               1 AJRiwP|H+  
     UNITS MM   y%YP  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 b~8&P_  
     MARGIN       1.270000 R9+f^o`W  
     BEVEL       0.254001 >S?7-2X  
       0 AIR ?:zMrlX  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 F{}:e QD  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 eMH\]A~v"  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 d{C8}U  
       1 CTE   0.255000E-05 [~Z#yEiW^  
       1 GTB U    'SILICON         ' R/^;,.  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 [F
W
B  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 z:{R4#(Q  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR -**fT?n  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 UB%;P-RD  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 8R;E
+B{  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 vha@YPC=  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 lPlJL`e  
       3 CTE   0.550000E-05 q93V'[)F  
       3 GTB U    'GE              ' i'#%t/ u  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 x6=tS  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 q#Ik3 5  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR %g4)f9>  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 2TaHWw<A  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 YeF'r.Y  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 $>%zNq-F  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 |e3YTLsI  
       5 CTE   0.550000E-05 8[8U49V9(  
       5 GTB U    'GE              ' 27H4en; o=  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000
? 5hwz  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 mOYXd,xd  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR  +!wkTrV  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 ZJ_P=  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 T9'5V@  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 1
+Y; "tT  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 @jD19=  
       7 CTE   0.255000E-05 q{)Q ?E  
       7 GTB U    'SILICON         ' lt}U,p,S  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 HYg7B  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 ?Ye%k  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR NMP*q @  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 a.AEF P4N  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR cACnBgLl  
     END KhbbGdmfS$  
zPb"6%1B  
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 I~c}&'V  
*km- pp  
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： 0 f"M-x  
ve= nh]N  
    CHG Al]z=  
    ALPHA A6061 d _koF-7  
    END 
faI4`.i  
wijY]$  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： %!)Dk<  
=TXc- J  
    THERM 9'JkLgz;d+  
    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 )$I"LyK)  
    END  eYRm:KC  
,[Z;"wE  
>(a/K2$*1  
{eo?vA8SE  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 k\M">K0E  
2c<phmiK  
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。 8f|+045E@  
hn u/  
4'# _b  
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。 %bUpVyi!(  
n 6|\  
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。 )F35WP~  
(*YENT}  
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： K3t^y`z  
rW3fd.;kss  
    THERM sQe>LNp,G  
    COE 1 STYRENE S-+^L|  
    TCHANGE 1 cb~m==G  
    5 ;rH@>VrR  
    ATS 100 2 Ss7XjWP.}  
    END tMy@'nj  
.{W)E  
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： K&noA  
jVu3!{}  
    ACON 1 U9B|u`72  
    PANT lq!l{[Xp  
    VY 4 TH 1000 -1000 !xK`:[B  
    VY 5 TH 1000 -1000 = 8%+$vX  
    END VN8ao0^d;d  
vd<" G}  
    AANT "$BWP  
    ACON 1 ]={{$}8.  
    M 0 1 A DELF <kmn3w,vi  
    M 8.103249 1 A P YA 1 Ie?C<(8Ul  
*l^%7Wrk  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 F 'U Gp  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 _\LAWQ|M4[  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 up7]Yy;o=  
zW^@\kB0D  
    ACON 2 fhmqO0  
    M 0 1 A DELF RtR]9^:~  
YX_p3  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   y(8AxsROp  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 fz8eL:i:  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 m.p{+_@M&  
    END UpS`KgF"v  
'DQKpk'  
    SNAP &a p{|>3  
    SYNO 20 MULTI 7m=tu?@  
xAD:Z"  
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。 mPxph>o  
;,]T|>M  
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。 {@oYMO~  
PDo%ob\Ym  
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。 g%Ap<iT  
Khxl'qj  
,m:YZ;J(Xd  
DEL#MD!  
7!`,P  
/AP@Bhm  
TCFx+*fBd