[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。 %/1`"M5ko  
?mG ?N(t/h  
s ~(qO|d  
8%arA"#S  
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： _~HGMC)  
T_5 E  
    RLE QTcngv[  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 o'>jO.|  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' S4~^HvMG[Y  
     LOG      124 |I)MsNF  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 14s+&  
     APS               1 (0Hhn2JA  
     UNITS MM   F]M3/M  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 7:jSP$  
     MARGIN       1.270000 *v8Cj(69  
     BEVEL       0.254001 -S)
HB$8  
       0 AIR CSt6}_c!  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 *`|.:'  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 Y($"i<rN  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 '9{H(DA  
       1 CTE   0.255000E-05 IBES$[  
       1 GTB U    'SILICON         ' ZSKk*<=  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 GrVvOJr  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 OFQsfW3O  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR X k<X:,T  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 n;v8Vc'  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 c6BaC@2  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 B7?784{x,  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 Gx'mVC"{  
       3 CTE   0.550000E-05 p
1J%=  
       3 GTB U    'GE              ' khjW9Aa8t  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 D2>=^WP6+  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 w`F}3zm  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR bL swq  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 @@SG0YxZ  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 {P1W{|  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 AL H^tV?  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 /x0zZ+}V  
       5 CTE   0.550000E-05 D'uzH|z8  
       5 GTB U    'GE              ' +~w '?vNc  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 (Pvch!  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 r4!zA-{  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR 4V43(G  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 |Vd)7/LN  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 ~[k2(  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 MJ}VNv|S  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 %ze Sx  
       7 CTE   0.255000E-05 K'1rS[^>R  
       7 GTB U    'SILICON         ' z~z.J]  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 xV<NeU  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 Rqvm%sAi  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR xU67ztS'E'  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 r
o^Y$;G  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR 5-=mtvA:  
     END 96MRnj*Y[  
G78rpp  
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
]9;WM.  
7/Ve=7]  
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： 9FJU'$FN  
pm3?  
    CHG TyGXDU  
    ALPHA A6061 7CrWsQl u  
    END \$riwL  
If]g6 B.=  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： /PHktSG  
(Ozb+W?  
    THERM |W\CV0L2  
    ATS 100 2   ！将100℃时镜头副本放到ACON2中，所有参数随温度变化而改变 3&x_%R  
    END 2\EMtR>.M'  
d:<{!}BR3  
h'IBVI!P  
gt}/C4|  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 ;uR8pz e  
-I\_v*nA  
有一种简单的方法来判断光线的轴向位移可能会带来什么变化。首先，单击按钮在ACON 2中创建一个检查点。 现在打开WorkSheet（单击按钮），然后单击PAD选择表面4。 我们猜测该空气间隔的变化可能会改变焦点位置。 实际上，所需的变化量应该非常小，因此将速度滑块滑到底部附近，然后将“间距”滑块向右滑动，如图所示。 ?$=N!>P#  
b$.N8W%  
[dOPOA/d  
图像几乎汇聚在焦点上，并且改变非常小，从65.828变化到65.625。 现在我们必须找出一种方法，使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分，外套管从表面4向右延伸，经过下一个镜片，然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成，内部由塑料制成，则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 U/0NN>V  
P%%Cd  
再次返回ACON 1，WorkSheet仍然打开，创建一个检查点并单击添加表面按钮。现在点击图中的透镜表面4和5之间的轴。插入虚拟表面。 8.]dThaq  
Ww)q
Bsi8  
现在我们必须告诉程序，从表面5到表面6的膨胀系数与默认的铝的热膨胀系数不同。关闭WS并创建一个新的THERM文件： - DL/Hk_r  
]7'Q2OU7  
    THERM @36^4E>h  
    COE 1 STYRENE .o.@cLdU  
    TCHANGE 1 uop_bJ  
    5 1*;?uC\  
    ATS 100 2 F}i rCi47c  
    END pwU]r  
3lA<{m;V  
我们运行这个程序，ACON 2确实发生了变化。现在的诀窍是找到外套管和内套管的长度，以便按照我们的意愿进行最佳补偿。对于此任务，我们使用优化程序。这是我们的MACro： tEBf2|<  
ad i5h  
    ACON 1 ;) (qRZd6  
    PANT qXP)R/~OZ  
    VY 4 TH 1000 -1000 B>AIec\jG  
    VY 5 TH 1000 -1000 y(6&90cr  
    END *A c~   
v|QFUa`  
    AANT bpKMQrwd  
    ACON 1 .t7D/_  
    M 0 1 A DELF Y5PIR9-  
    M 8.103249 1 A P YA 1 Es[?yft2Q<  
~''qd\.f$  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 _Ndy;MQ  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 EUUj-
.dEN  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 8>Ervi`  
LNk 3=v2M  
    ACON 2 fs>0{  
    M 0 1 A DELF r`wL_>"{n  
U{eC^yjt"o  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   "0zMx`Dh  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 #@lr$^M  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 _.Uz!2  
    END <m UDx n  
?CL1^N%  
    SNAP +`.%aJIi9  
    SYNO 20 MULTI G}D?+MWY  
R0*DfJS:Z  
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。 JL;H:`x  
>,hJ5-9  
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。 R!}B^DVt  
l_^>spF  
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。 gEU)UIJ  
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3]xnKb|W  
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