[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。 4pDZ +}p  
Q<osYO{l  
Z,3CMWHg  
D-e^b'l  
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： $~EY:  
L8;`*H  
    RLE =0@o(#gM  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 e?aSM  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' X bV?=  
     LOG      124 z ISy\uka  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 a.<!>o<t:  
     APS               1 I7ySm12}  
     UNITS MM   ?$7$# DX  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 WsM/-P1Y  
     MARGIN       1.270000 :Ea]baM"  
     BEVEL       0.254001 Dx3Sf}G `  
       0 AIR KueI*\ p  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 (w'k\y  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 .Vq_O u  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 is-{U?-  
       1 CTE   0.255000E-05 }>Lz\.Z/+[  
       1 GTB U    'SILICON         ' 3'Z+PPd!  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 vCR\lR+  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 *u<@_Oa  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR %ye4FwkRy  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 b~G|B
hxa  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 8j%lM/ v  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 k|^nrjStC  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 m+'X8}GC#O  
       3 CTE   0.550000E-05 )3_g&&  
       3 GTB U    'GE              ' *!(?=9[  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 )&elr,b/y  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 \=g%W^i  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR w<4){.dA  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 -aMwC5iR@  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 ]| =#FFz  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 U#_rcu  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 fm% Y*<Y"  
       5 CTE   0.550000E-05 j#XU\G  
       5 GTB U    'GE              ' 785Y*.p  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 ?9H.JR2s%  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 vCNYqa)m:  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR QO~T
uC  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 cXokq  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 4~r=[|(aY  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 `S7${0e  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 ^coJ"[D  
       7 CTE   0.255000E-05 l:kF0tj"  
       7 GTB U    'SILICON         ' sXSZ#@u,WN  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 8eoDE. }  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 Uz!cVs?-  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR hMx/}Tw wt  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 <BN)>NqM
 
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR 'W j Q  
     END ,Gd8 <  
p>p=nLK  
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 f&>Q6 {*]  
(iiyptJ  
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： 71w$i 4  
R=M${u<t  
    CHG !$+J7\&7p  
    ALPHA A6061 N|1k6g=0  
    END {/ _.]Vh  
S,v9\wN.  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： 3C8'@-U  
!-4pr[C  
    THERM I|$_[Sw  
    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 Rf\>bI<.  
    END c>3W1"  
'u.`!w '|L  
mvxg|<  
: C;=<$  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 { lLUZM  
z
UxF"g-W  
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。 M|`%4vk>  
5,qfr!hN,  
Fk 1M5Dm  
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。 NzRL(A6V  
s4}}MV3X  
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。 t9x.O  
(85F1"Jp  
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： te'<xfG  
/gHRJ$2|Sx  
    THERM Oy[t}*Ik  
    COE 1 STYRENE +3t(kQ  
    TCHANGE 1 ./ib{ @A.  
    5 f5/ba9nI  
    ATS 100 2 Vo(d)"m?  
    END AC(}cMM+  
mnXaf)"  
我们运行这个程序，ACON 2确实发生了变化。现在的诀窍是找到外套管和内套管的长度，以便按照我们的意愿进行最佳补偿。对于此任务，我们使用优化程序。这是我们的MACro： T.W/S0#j3  
2&!G@5  
    ACON 1 e v?Hz8Q;(  
    PANT WohK,<Or  
    VY 4 TH 1000 -1000 e[n T'e  
    VY 5 TH 1000 -1000 z/rN+  ,  
    END m.EWYO0XQ  
}kXF*cVg  
    AANT E<&VK*{zcO  
    ACON 1 f+$/gz  
    M 0 1 A DELF oChcEx%  
    M 8.103249 1 A P YA 1 hlkf|H  
it>FG9hVo  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 Jp5~iC2d  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 {q8V
 
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 ~Cj+6CrT  
<6n(a)L1  
    ACON 2 UXa3>q>  
    M 0 1 A DELF K$' J:{yY  
=UNzjmP503  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   +5)
;"71  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 59T:{d;~  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 t_@%4Wn!1L  
    END `t ZvIy*  
ycCEXu2F  
    SNAP >48zRi\N  
    SYNO 20 MULTI O2Rv^la  
}[l`R{d5q>  
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。 kfA%
%A  
6]Ppa ~Xwq  
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。 vD}y%}  
5oWR}qqFK  
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。 Sjj&n S  
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