[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。 %g{X?  
} gyj0  
YxYH2*q@  
bh,[ 3X%  
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： tqE6>"jD  
`i3NG1 v0  
    RLE 3%#3iZ=_  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 ?~BC#B\>o  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' DR5\45v  
     LOG      124 )WNzWUfn=z  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 _mqL8ho  
     APS               1 lA| 5E?  
     UNITS MM   KrgFKRgGj  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 ~7*.6YnI  
     MARGIN       1.270000 KKja/p  
     BEVEL       0.254001 \ub7`01  
       0 AIR Y2N>HK0  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 !![DJ  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 vYwYQG  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 :C(=&g<]D  
       1 CTE   0.255000E-05 "jeb%k  
       1 GTB U    'SILICON         ' :3v}kLO7|  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 EizKoHI-z  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 tU}h~&M  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR w1Nm&}V  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 jFQQ`O V  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 @>
r._~  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 v|XTr,#  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 EU2$f  
       3 CTE   0.550000E-05 |GdUL%1hnC  
       3 GTB U    'GE              ' 5;tD"/nz  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 \:%(q/v"X  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 ~Z\8UsVN  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR q(  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 |HiE@  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 I:R[;TB?y  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 -]0OKE&  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 Ci@o|Y }tP  
       5 CTE   0.550000E-05 8bTn^!1  
       5 GTB U    'GE              ' \j@OZ  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 dN$0OS`s[  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 ($q-_m  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR l5S aT,%  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 ;km`P|
<U  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 ~8q)^vm>f?  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 %0S3V[4I  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 !a{^=#qq&I  
       7 CTE   0.255000E-05 tqz3zIQ  
       7 GTB U    'SILICON         ' ]J1dt
N=  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 ISYXH9V  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 FvaUsOy
"  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR Lu?C-$a C  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 kKaE=H-x  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR Kfbb)?  
     END @x*c1%wg  
}n]
Ng]KM`  
镜头须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。我们运行THERM程序，首先测试是否所有需要的系数都存在。在命令窗口输入THERM TEST {c6=<Kv  
?h$NAL?  
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： F~,Mw8  
{BP{C=p  
    CHG y_* !6Xr  
    ALPHA A6061 ^=GC3%  J  
    END 6hno)kd{=  
-RE^tW*Yy  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： :tz#v`3o  
Kr?TxhUHd  
    THERM !{ y@od@T  
    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 2Z+Wu3#  
    END C'>|J9~Gz  
8o3E0k1  
2i)^!c  
e),q0%5  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 ~8PZ5;g  
\Z?9{J  
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。 X2#2C/6#u  
LD+{o4i  
/ kF)  
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。 y`L>wq,KU  
y%&q/tk  
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。 .N,bIQnj  
AuvkecuIh  
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： [@&m4 7  
OC_+("N  
    THERM NpE*fR')  
    COE 1 STYRENE V><,UI=,n  
    TCHANGE 1 Mer/G2#&  
    5 ?qmRbDI  
    ATS 100 2 jte.Xy~g  
    END E~DQ-z  
e2AX0(  
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： {AhthR%(1  
kDEXN  
    ACON 1 D
@,6M#SK  
    PANT TtJH7  
    VY 4 TH 1000 -1000 6O7'!@@  
    VY 5 TH 1000 -1000 eVEV}`X  
    END 9"N~yKa`"K  
Z&G+bdA>,  
    AANT l3{-z4mw  
    ACON 1 `}D,5^9]  
    M 0 1 A DELF c/:b.>W  
    M 8.103249 1 A P YA 1 ])[[ V!1  
Z]A{ d[  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 F3y9@dA]  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 46}g7skD  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 ^6jV_QM#  
]RZ|u*l=x  
    ACON 2 (j%~u&+-  
    M 0 1 A DELF zv|2:4H  
e+=y*OmQ  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   2+RUTOv/d  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 kYM~d07 V  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 `jDTzhO~  
    END ~G)S   
YC*"Thuu  
    SNAP o5u3Fjz3  
    SYNO 20 MULTI >Ifr [  
UBv
,=v  
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。 ,[N%Q#  
k6;?)~.  
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。 TeMHm?1^  
raW>xOivR  
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。 W6^5YH%  
0B[="rTS7#  
L{#IT.  
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q?H|o(  
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