[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。 0|>  
*=0r>]  
I/b8  
2"Uk}Yz|  
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： 7 KdM>1!  
[dF=1E>W_J  
    RLE NUnc"@  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 Z a1|fB  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' #`L}.  
     LOG      124 _NqT8C4C  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 5eSTT#[+R  
     APS               1 ?N?pe}  
     UNITS MM   dUtIAh-j  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 Oi[9b  
     MARGIN       1.270000 @[kM1:G-F{  
     BEVEL       0.254001 ]j$p
_s>  
       0 AIR [ EID27P  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 q.b4m 'J  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 {2clOUi  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 wfTv<WG,.E  
       1 CTE   0.255000E-05 5 /jY=/0.a  
       1 GTB U    'SILICON         ' _xL&sy09t  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 g2>u]3
&W  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 N3c)ce7[  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR @>nk^l  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 K/d&c]  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 xA'#JN<*  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 -qP[$Q  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 j=QR*8*  
       3 CTE   0.550000E-05 f=O>\
 
       3 GTB U    'GE              ' aq\TO?  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 `&[:!U2]F  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 kCjI`=7$[  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR BOQV X&g%  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 j~f 7WJ  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 =LY^3TlDj  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 AbI*/|sY  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 yx;R#8;b.  
       5 CTE   0.550000E-05 ?!j/wV_H  
       5 GTB U    'GE              ' I5OH=,y`  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 JU \J   
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 ZV4' |q  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR ',s7h"  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 vk+%#w  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 t}+c/ C%b=  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 PH%gX`N  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 ]%8;c  
       7 CTE   0.255000E-05 >P"/nS"nn  
       7 GTB U    'SILICON         ' Xt*%"7yTp  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 Pc4cSw#5  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 J7^T!7V.  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR f_2^PF>?  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 @5VZ   
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR 5d{Ggg{s  
     END H>X1(sh#}  
L(P:n-
^  
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 .V:<w~=b  
`2,_"9Z(  
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： Ki;5 =)  
GJfNO-  
    CHG Riuv@i^6K  
    ALPHA A6061 ,k' 6<Hw  
    END FGhr
f  
d6 EJn/  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： UzHhU*nW  
v+o3r]Y6  
    THERM
TEZqAR]G  
    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  Jiylrf`o  
    END >Nl~"J|]q  
l8us6  
2_v+q  
eG>Fn6G<g  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 A_U0HVx_  
S9+gVR8]C  
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。 jN>UW}?  
5{aQ4H>~tx  
_'dy$.g  
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。 CGl+!t{  
;K
-t  
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。 , )3+hnFY  
Cms"OkN  
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： HOb\Hn|6jq  
yE{UV>ry  
    THERM uW_ /7ex  
    COE 1 STYRENE aKr4E3`  
    TCHANGE 1 \9Zfu4WR  
    5 U<byR!qLie  
    ATS 100 2 o|E(_Y4d  
    END .sMi"gg  
vjS7nR"T  
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： rn*VL(Yd(  
W7>_nK+g?  
    ACON 1 ,W;8!n0  
    PANT 1nG"\I5N}  
    VY 4 TH 1000 -1000 (XWs4R.mkb  
    VY 5 TH 1000 -1000 8Wp1L0$B  
    END c3-bn #  
@cNI|T  
    AANT !XceiQu  
    ACON 1 6 VDF@V$E  
    M 0 1 A DELF ]^%3Y  
    M 8.103249 1 A P YA 1 f89<o#bm7h  
Mt0|`=64  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 |8ZAE%/d  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 u{G6xuPWf  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 g;@PEZk1  
wO NQlt  
    ACON 2 wt,N<L  
    M 0 1 A DELF "E#%x{d  
B)*%d7=x  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   V^5 t~)#46  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 =2'^:4Z  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 qILr+zH  
    END 8yl/!O,v  
A(5? ci  
    SNAP (avaTUMOqy  
    SYNO 20 MULTI "WL  
,
pepr9Yd  
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。 b2H6}s"=w  
n_hD  
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。 d~%Rnic6*  
af{K4:I  
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。 PX'%)5:q;i  
beoMLHp  
h#9)M  
H*IoJL6
 
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qB`P7!VN^]