[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。 {Rq5=/b  
^bEC
X<,H  
3x)jab  
\f'=  
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： [y"Yi PK  
0(Hzh?t_  
    RLE p. KT=dZT  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 4P?@N
Jp  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' *fI\|%K  
     LOG      124 zT")!Df>'  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 _Zus4&'  
     APS               1 8|tnhA]~  
     UNITS MM   @zT2!C?^L  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 H__'K/nH+  
     MARGIN       1.270000 f=-R<l  
     BEVEL       0.254001 AE=E"l1]  
       0 AIR =lL)g"xX  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 ohi0_mBz  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 V0xO:7G^  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 F!P,%JmI<  
       1 CTE   0.255000E-05 <MJ-w1A  
       1 GTB U    'SILICON         ' \pXo~;E
\  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 0F6~S   
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 @4$la'XSx  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR 0~e6\7={  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 /]2I%Q  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 _gQ_ixu  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 av~kF  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 ~R~eQ=8  
       3 CTE   0.550000E-05 '?T<o  
       3 GTB U    'GE              ' WTu!/J<\  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 {}P~nP  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 3\K;y>NK  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR D[`~=y(  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 }j{Z &(K  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 '`j MNKn\  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 )gV @6w  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 t?Q  
       5 CTE   0.550000E-05 BzTzIo5  
       5 GTB U    'GE              ' ptlag&Z  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 p ^Y2A  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 *A0*.>@N  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR l0eh}d  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 [Xww`OUsh  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 zEDN^K '  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 9[h8Dy  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 3|D.r-Q  
       7 CTE   0.255000E-05 1z_1Hl  
       7 GTB U    'SILICON         ' U5[r&Y D  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 a0's6C  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 Qjmo{'d  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR x^McUfdr|  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 zIr4!|X  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR Bnw^W_  
     END e^v\K[  
#wJ^:r-c`  
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 7Ac.^rv5  
r|y\FL  
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： 8:K_S a%  
;A0ZcgF  
    CHG -/_hO$|W  
    ALPHA A6061 B5[As8
Sa  
    END cbW=kQc_  
7A{Z1[7  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： {"O-/* f+(  
Eo@rrM:  
    THERM n!U1cB{  
    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 AR c  
    END &_' evZ
8  
c_Iq!MH  
-i]2b  
d"S\j@  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 df/7u}>9  

_5o5/@  
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。 HC"yC;_  
9{%/I   
:wfN+g=  
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。 rr2^sQ;_  
oo1h"[  
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。 @*WrHoa2N  
W+Ou%uv}S  
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： k<RaC=   
9TEAM<b;  
    THERM fn8|@)J  
    COE 1 STYRENE pxCQ=0k  
    TCHANGE 1 4}0Ry\ 6  
    5 ^~s!*T)\  
    ATS 100 2 &&C'\,ZK5  
    END [buLo*C4:  
eL [.;_  
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： | NyANsI  
gCbS$Pw  
    ACON 1 mNJCV8 <  
    PANT 3
4L1Gxf  
    VY 4 TH 1000 -1000
QFFFxaeJg  
    VY 5 TH 1000 -1000 j%gle%_  
    END +5GPU 9k  
b`;Cm)@X!)  
    AANT bpa
'`sf  
    ACON 1 k{bC3)'$#R  
    M 0 1 A DELF Us_1 #$p,  
    M 8.103249 1 A P YA 1 BY@l:y4  
,M$h3B\;r  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 sYB2{w   
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 ;,xM*  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 k h6n(B\  
GQ sE5Vb  
    ACON 2  p+-IvU  
    M 0 1 A DELF /)sP<WPQ6  
I~nz~U:ak  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   (4/W)L$  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 B/Ltb^a  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 ~VV$wU!A  
    END 8YQ7XB  
At&kW3(  
    SNAP :Xu9`5  
    SYNO 20 MULTI lBudC  
YUTI)&y  
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。 U#{(*)qr  
JW"n#sR4  
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。 ,o}CBB! k  
~.z82m  
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。 Zh_3ydMD1  
u(8dsgR  
4~2 9,  
M^G9t*I  
)_}xK={  
5uJ!)Q  
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