[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。 5=WzKM  
"1FPe63\*O  
P"Lk(gY  
A'vQtlvKA  
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： :hJHjh  
{;4Y5kj  
    RLE 2BZYC5jy  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 cXU8}>qY7  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' \3JZ=/  
     LOG      124 b`){f\#t  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 #
tg,%*.s  
     APS               1 dw#K!,g  
     UNITS MM   c7UmR?m  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 4[m})X2(  
     MARGIN       1.270000 >L\$
  
     BEVEL       0.254001 *oopdGue  
       0 AIR $\M<
gW6  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 U_i%@{  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 \UA\0p  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 eG&\b-%  
       1 CTE   0.255000E-05 d` %8qLIW  
       1 GTB U    'SILICON         ' +Z> Y//  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 HK&Ul=^VN|  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 fFDI qX  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR %:2EoXN"  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 Fa<>2KkOr  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 ,I6jfXI4  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 > %h7)}U  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 (3cJ8o>&  
       3 CTE   0.550000E-05 'D`O4TsP>  
       3 GTB U    'GE              ' ;;e\"%}@=q  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 <7'`N\a  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 FvYgpbEZ  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR lS@0 $  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 \ #<.&`8B  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 <;Q1u,Mc  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 W>f q 9  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 !dnCrR  
       5 CTE   0.550000E-05 er@"4R0  
       5 GTB U    'GE              ' 21NGsG  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 < z':_,  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 SnIH6k0T_  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR ],`xd_=]=  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 U*sjv6*T  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 _y>mmE   
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 q4u,pm,@  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 MWdev.m:Z  
       7 CTE   0.255000E-05 R[_Q}W'HG  
       7 GTB U    'SILICON         ' #IJm*_J<  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 S]!s)q-- z  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 jr/  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR yyPQ^{zD  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 f(M$m,d  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR sX8d8d`}  
     END 6HroKu  
k+9*7y8w  
镜头须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。我们运行THERM程序，首先测试是否所有需要的系数都存在。在命令窗口输入THERM TEST ->Z9j(JU  
cp1-eR_&  
这个镜头未为空气间隔分配系数。我们用CHG文件来处理问题，分配铝型6061的系数：
MzEeDN  
D;nd_{%  
    CHG LZ#=Ks  
    ALPHA A6061 4X-"yQ<U  
    END B":9C'tip  
jY;T:C-T  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： Eep~3U  
m^k$Z0  
    THERM k8KRVXgx  
    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 T`?7z+2A  
    END }K.Rv(m  
Q};n%&n&  
#|PPkg%v
<  
N5PW]  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 rn$G.SMgz  
]ilQq~X  
有一种简单的方法来判断光线的轴向位移可能会带来什么变化。首先，单击按钮在ACON 2中创建一个检查点。 现在打开WorkSheet（单击按钮），然后单击PAD选择表面4。 我们猜测该空气间隔的变化可能会改变焦点位置。 实际上，所需的变化量应该非常小，因此将速度滑块滑到底部附近，然后将“间距”滑块向右滑动，如图所示。 <OH{7>V  
V0)bPcS/  
7xF)\um  
图像几乎汇聚在焦点上，并且改变非常小，从65.828变化到65.625。 现在我们必须找出一种方法，使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分，外套管从表面4向右延伸，经过下一个镜片，然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成，内部由塑料制成，则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 "D\>oFu  
O]4v\~@-j  
再次返回ACON 1，WorkSheet仍然打开，创建一个检查点并单击添加表面按钮。现在点击图中的透镜表面4和5之间的轴。插入虚拟表面。 }_/]f!]  
sX@}4[)<&  
现在我们必须告诉程序，从表面5到表面6的膨胀系数与默认的铝的热膨胀系数不同。关闭WS并创建一个新的THERM文件： ?rm3Iac0S  
(]E0fjk  
    THERM 8Y]% S9.  
    COE 1 STYRENE vAh'6Ob7r  
    TCHANGE 1 a8WWFAC[  
    5 nND; lVQSO  
    ATS 100 2 *{_N*p\{  
    END [vGkr" =  
Ypx5:gm|J  
我们运行这个程序，ACON 2确实发生了变化。现在的诀窍是找到外套管和内套管的长度，以便按照我们的意愿进行最佳补偿。对于此任务，我们使用优化程序。这是我们的MACro： `@q\R-`  
5cvvdO*C0  
    ACON 1 y Nc@K|  
    PANT F?z:[1(:  
    VY 4 TH 1000 -1000 nTtE+~u  
    VY 5 TH 1000 -1000 /78zs-  
    END }qw->+nD  
l4gF.-.GYF  
    AANT o;9 G{Xj3@  
    ACON 1 %G|Rb MP  
    M 0 1 A DELF O#<F"e;$  
    M 8.103249 1 A P YA 1 <{+U- ^rzR  
Kv9$c(~#  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 Z0/$XS9|h;  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 \0W0o5c$  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 1{ H=The  
\.aKxj5
  
    ACON 2 {?;qy\m]o  
    M 0 1 A DELF <~*[OwN  
fikDpR  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   g~ii^[W  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 k:&vW21E  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 3(Ns1/;?,  
    END SiYH@Wma  
O14\_eAu6  
    SNAP cL<,]%SkE  
    SYNO 20 MULTI bv;.6C(T<  
nC%<BatQ  
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。 !4a#);`G  
C2aA])7D  
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。 EKD#s,(V*X  
Ma'#5)D  
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。 cyLl,OA  
m68>`  
QH,Fw$1  
1:iB1TclP  
 &1f3e  
?@z/#3b  
@M OaXe