[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。 WF-^pfRq~  
:PNhX2F  
kW&zkE{  
nPhREn!  
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： (@Eb+8Zd  
qdo_YPG  
    RLE >nO[5  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 j43i:c;F  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' Awe'MGp%  
     LOG      124 -qG7
,t  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 u.2^t:A  
     APS               1 G%U!$\j:qd  
     UNITS MM   j-v/;7s/B  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 2{S*$K[M  
     MARGIN       1.270000 5
")BCA  
     BEVEL       0.254001 wsgT`M'J[  
       0 AIR Up*6K=Tny  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 V o%GO9b;  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 rB_ESNx  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 3935cxT1U  
       1 CTE   0.255000E-05 P_(<?0l  
       1 GTB U    'SILICON         ' 5uU{!JuSa  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 rd^j<  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 NN~PWy1opa  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR zLg_0r*h1  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 tD])&0"(  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 CJ[e^K{  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 Kir|in)r0  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 02C;  
       3 CTE   0.550000E-05 zKGr(9I  
       3 GTB U    'GE              '  /UtSZ(  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 n +dRAIqB  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 *}Rd%'  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR :AyZe7:(D  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 c+jnQM'  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 \3whM6tK  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 Fl++rUT  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 |`Be(  
       5 CTE   0.550000E-05 5K00z?kD2V  
       5 GTB U    'GE              ' i~tps   
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 ;V^I>-fnm  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 ^?T,>ZI  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR \>+BvF  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 2>im'x 5  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 ihIRB9  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 Tx/KL%X  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 kS_37-;  
       7 CTE   0.255000E-05 kp*BAQ  
       7 GTB U    'SILICON         ' ~HXZ-*  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 M+lI,j+  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 +Q!Kj7EU/  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR dfs1BV'  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 Zk0?=f?j  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR a2H_8iQ!  
     END Hzc^fC  
P> ~Lx  
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 >c.HH}O0W  
)`zfDio-1V  
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： #uuNH(  
*'R2Lo<C  
    CHG "H}ae7@  
    ALPHA A6061 F=yE>[! LB  
    END 1 w9Aoc  
/(bn+l}W  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： s=n_(}{ q  
&XSe&1  
    THERM Zh_P  
    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 M:w]g`LKl  
    END %`:+A?zL  
UFUm-~x`  
e{d$OzT) V  
O9F#gO|!  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 PSa"u5O  
qFjnuQ,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。 *1_A$14l  
j,#R?Ig  

5va ;O
l4  
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。 ]yA_N>k2K  
.?.Q[ic  
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。 U&y?3  
=JB1]b{|  
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： 9_pOV%Qs  
vC5y]1QDd  
    THERM #:/-8Z(0  
    COE 1 STYRENE +#ANc;2g  
    TCHANGE 1
Ib$
?[  
    5 Zh.[f+l]  
    ATS 100 2 3/2G~$C  
    END pw1&WP&?3  
sTO9>~sj  
我们运行这个程序，ACON 2确实发生了变化。现在的诀窍是找到外套管和内套管的长度，以便按照我们的意愿进行最佳补偿。对于此任务，我们使用优化程序。这是我们的MACro： gnU##Km|  
j es[a  
    ACON 1 Cg&cz]*q|  
    PANT y&+Sp/6BYA  
    VY 4 TH 1000 -1000 `Yc>I!iN  
    VY 5 TH 1000 -1000 @KC;"u'C  
    END pJ]i)$M  
;923^*\:F{  
    AANT =%oKYQ  
    ACON 1 GG[$-  
    M 0 1 A DELF '} LAZQ"  
    M 8.103249 1 A P YA 1 8Wyv!tL  
fHwr6"DJ  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 QsH Fk5)  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 @60/IE{-v  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 a]_eSU@  
;yg9{"O  
    ACON 2 z[ ml;?  
    M 0 1 A DELF UI.>BZ6}  
Zw"K69A)  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   *>p#/'_E  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 [\e2 ID;  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 `=cOTn52  
    END '; Z!(r  
:u>9H{a  
    SNAP En/EQ\T@F  
    SYNO 20 MULTI Og~3eL[1%C  
6,;7iA]  
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。 Qape DU;  
Acib<Mi2!-  
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。 )s4a<Sc]  
I<ta2<h  
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