[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。 .%BT,$1K  
)"(]Lf's  
{yAL+}  
mM.*b@d-  
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： k;PA
h>8  
j*@l"V>~  
    RLE 8VG!TpX/B  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 <>eOC9;VY  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' ~\p]~qQ\K  
     LOG      124 $\o{_?}1  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000  @4d)R  
     APS               1 zIC;7 5#  
     UNITS MM   nZ1zJpBmI  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 "@@I!RwA  
     MARGIN       1.270000 ~9^)wCM+  
     BEVEL       0.254001 $w)~O<_U  
       0 AIR \?>Hu v  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 c@[:V  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 ,)+o  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 {%)s.5Pfw  
       1 CTE   0.255000E-05 e:E0"<  
       1 GTB U    'SILICON         ' %V&n*3  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000  ~I/@i  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 q>f<u&  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR `0H g y=  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 'C$XS>S  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 3uU]kD^  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 8,D 2^Gg  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 cUqn<Z<n  
       3 CTE   0.550000E-05 \}6;Kf}\  
       3 GTB U    'GE              ' Mwb/jTp  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 c0c|z Ym  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 G CRz<)1  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR K/m3  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 h'J|K^na  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 
:(dHY  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 -aRU]kIf  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 r
`&-9"+  
       5 CTE   0.550000E-05 CO-_ea U(  
       5 GTB U    'GE              ' dpQG[vXe  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 HCK|~k  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 MUOa@O,  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR tMj;s^P1  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 ~pa!w?/bQ  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 ~/NKw:  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 s &Dg8$  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 9[!,c`pw  
       7 CTE   0.255000E-05 _AV1WS;^^8  
       7 GTB U    'SILICON         ' gh`m*@  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 jR=s#Xz  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 a{!QOX%K  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR PFUO8>!pA\  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 AV 8n(  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR tg^sCxz9]  
     END _X~87  
T0)4v-EO  
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 fQrhsuCrC  
'c\iK
=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： YV=QF J'  
/TS=7J#  
    CHG f= >OJ!:  
    ALPHA A6061 |6Gm:jV  
    END Uax+dl  
.xf<=ep  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： G!4(BGx&  
Gm*X'[\DD  
    THERM Y
*_)h\f  
    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 kq\)MQ"/X  
    END at2FmBdu C  
H>r!i4l  
NvM*h%ChM  
-}K<ni6  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 !lo/xQ<  
.^J2.>.  
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。 !w BJ,&E  
,C3,TkA]  
04r$>#E  
图像几乎汇聚在焦点上，并且改变非常小，从65.828变化到65.625。 现在我们必须找出一种方法，使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分，外套管从表面4向右延伸，经过下一个镜片，然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成，内部由塑料制成，则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 d[rv1s>i  
XMG]Wf^%\<  
再次返回ACON 1，WorkSheet仍然打开，创建一个检查点并单击添加表面按钮。现在点击图中的透镜表面4和5之间的轴。插入虚拟表面。 Uye|9/w8 !  
UH7jP#W%=  
现在我们必须告诉程序，从表面5到表面6的膨胀系数与默认的铝的热膨胀系数不同。关闭WS并创建一个新的THERM文件： [qsEUc+Z.'  
O-)-YVU  
    THERM IK*07h/!  
    COE 1 STYRENE r$)w7Gk<  
    TCHANGE 1 x@8a''  
    5 R$zH]  
    ATS 100 2 Fl(T\-Eu  
    END tHLrhH<w  
YBh'EL}P  
我们运行这个程序，ACON 2确实发生了变化。现在的诀窍是找到外套管和内套管的长度，以便按照我们的意愿进行最佳补偿。对于此任务，我们使用优化程序。这是我们的MACro： V|\7')Qq  
CdL< *AH  
    ACON 1 1}~(Yj@f%  
    PANT =B.F;40  
    VY 4 TH 1000 -1000 \W,I?Kx$  
    VY 5 TH 1000 -1000 uwlr9nB  
    END  }-~l!  
ON+J>$[[  
    AANT 3_A *$  
    ACON 1 :6$>_m=i  
    M 0 1 A DELF 1?Z4K/  
    M 8.103249 1 A P YA 1 L5MzLE&~  
|JCU<_<  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 A_KW(;50  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 I}R0q  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 I!^O)4QRx  
HV<Lf 6gE  
    ACON 2 o6$4/I  
    M 0 1 A DELF Y`?-VaY  
J=/5}u_gw  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   )=Jk@yj8x  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 v0L\0&+  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 4*$G & TX  
    END ~Jf{4*>y  
sJNFFOz  
    SNAP o=
`C<}  
    SYNO 20 MULTI 4>J   
K(aJi,e>  
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。 z;y:9l  
R LD`O9#j  
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。 %j7XEh<'  
f
5`g  
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。 zP<pEI  
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Z@r.pRr'  
W5R\Q,x6  
j)q\9#sI/(  
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