[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。 2TiUo(MK  
!x|Ok'izDL  
.|cQ0:B[  
y&B~UeB:q  
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： v2dCna\  
WG<D+P
 
    RLE C2FewsRz  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 |odl~juU  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' ]M>mwnt+  
     LOG      124 ,D>$N3;  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 Hb IRE  
     APS               1 KI#),~nS  
     UNITS MM   >OmY  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 #O qfyY!  
     MARGIN       1.270000 =p:D_b  
     BEVEL       0.254001 #\o VbVq  
       0 AIR 1+v)#Wj  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 b4i=eI8  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 DTPYCG&%  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 #%Uk}5;-  
       1 CTE   0.255000E-05 sZ7{_}B  
       1 GTB U    'SILICON         ' 79=w]y  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 V#=o<  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 4Rp2  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR }`M[%]MNc  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 I[G<aI!  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 Whod_Uk  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 /c8F]fkZ=  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 :J5xO%WA(  
       3 CTE   0.550000E-05 &Nt4dp`qj  
       3 GTB U    'GE              ' O\=3{  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 -(ABQgSO]  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 A9!%H6  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR CFkM}`v0  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 O#uTwnW  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 6m|j "m  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 &%$r3ePwc  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 m:.ywiw=  
       5 CTE   0.550000E-05 ?`3`azfM  
       5 GTB U    'GE              ' *O+
G}_}  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 ;*[nZV>  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 ]]J2#mN:n  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR 6$lj$8\  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 bT2b)nf  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 XL1v&'HLV  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 49E<`f0  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 U5[xW  
       7 CTE   0.255000E-05 ^duNEu0*  
       7 GTB U    'SILICON         ' #%rXDGDS  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 ! jm>  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 }1f@>'o  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR 4#{i  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 ML^c-xY(  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR 7aj|-gZ  
     END 9#IKb:9k  
Y.$'<1  
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 PF+v[h;,  
sk.<|-(o  
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： !ZPa
U11  
mFC0f?nr  
    CHG wO;\,zU  
    ALPHA A6061 T\55uQ  
    END |W];8  
VImcW;Xa  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： WLma)L`L  
q$(@  
    THERM %6}S1fuA  
    ATS 100 2   ！将100℃时镜头副本放到ACON2中，所有参数随温度变化而改变 -K9bC3H  
    END nw){}g  
AL74q[>  
z|;7;TwA  
`j{q$Y=AG  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 Av:5v3%  
fgVeB;k|  
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。 U?P5cN  
G%_6"s  
#Cks&[!c  
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。 <2Lcy&w_M  
Z6F>SL  
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。 0*o)k6?q3  
c%9wI*l  
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： J*?BwmD'8  
Bt[OGa(q  
    THERM m{4e+&S|  
    COE 1 STYRENE &rj3UF@hb  
    TCHANGE 1 u4*7n-(  
    5 %T4htZa  
    ATS 100 2 ?9hw]Q6r}  
    END JDrh-6Zgj  
qfE>N?/  
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： }JyWy_Y  
WDc2Qt  
    ACON 1 JfS:K'  
    PANT VDq4n;p1  
    VY 4 TH 1000 -1000 {-;lcOD  
    VY 5 TH 1000 -1000 69AgPAv<k  
    END *NzHY;e  
3#o!K  
    AANT 1sKKmtgH  
    ACON 1 V~ph1Boz2  
    M 0 1 A DELF HO%atE$>  
    M 8.103249 1 A P YA 1 -S5M>W.Qb{  
9|#YKO\\i  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 +Gv{Apd"  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 %"Tn=fZIF  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 Sp8Xka~5*#  
^{\gD23  
    ACON 2 04>dxw)8  
    M 0 1 A DELF #n&/yYl9(l  
_X5@%/Vz  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   0T-y]&uo  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 .zxP,]"l  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 Cj^:8 ?%  
    END 3NRxf8  

)f(.{M  
    SNAP ."9t<<!  
    SYNO 20 MULTI
.1R:YNx{/  
8;2UP`8s?  
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。 dER#)bGj  
pGEYke NU  
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。 J!r,ktO^U?  
d3Dw[4  
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。 y+D 3(Bsn  
:.KN;+tP  
F&?55@b  
pE.f}  
X :2%
U  
+76{S_CZ  
242dT/j