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    [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]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-08-09
    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%GO 9b;  
           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$14 l  
    j,#R?Ig  
    5va ;Ol4  
    图像几乎汇聚在焦点上,并且改变非常小,从65.828变化到65.625。 现在我们必须找出一种方法,使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分,外套管从表面4向右延伸,经过下一个镜片,然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成,内部由塑料制成,则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 ]yA_N>k2K  
    .?.Q[ic  
    再次返回ACON 1,WorkSheet仍然打开,创建一个检查点并单击添加表面按钮。现在点击图中的透镜表面4和5之间的轴。插入虚拟表面。 U &y?3  
    =JB1]b{|  
    YCNpJGM  
    现在我们必须告诉程序,从表面5到表面6的膨胀系数与默认的铝的热膨胀系数不同。关闭WS并创建一个新的THERM文件: 9_pOV%Qs  
    vC5y]1QDd  
        THERM #:/-8Z(0  
        COE 1 STYRENE +#ANc;2g  
        TCHANGE 1 Ib$?[  
        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 G G[$-  
        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]  
    DnW*q/=w  
    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]  
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