[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。 lx U}HM  
A37Z;/H~k  
eO(VSjo'`  
lp!@uoN^T  
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： G}BO!Z6  
ut& RKr3  
    RLE R7Zx
S  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 cEve70MV  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' bH3-#mw5w  
     LOG      124 22}J.'Zb  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 9"=:\PE  
     APS               1 {\;CGoN|  
     UNITS MM   V_Wv(G0-\  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 Sw%=/g  
     MARGIN       1.270000 R\A5f\L9  
     BEVEL       0.254001 Ct|iZLh`j  
       0 AIR <3O>  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 1W$@ V!  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 %:N5k+}  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 r<UZ\d -  
       1 CTE   0.255000E-05 t$]lK6  
       1 GTB U    'SILICON         ' :f 1*-y  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 xo6-Y=c8  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 tL 3]9qfj  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR o" &7$pAh  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 X*]uLgbl  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 jU@qQ@|  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 vtCt6M  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 [,8@oM#  
       3 CTE   0.550000E-05 dE
.R$SM  
       3 GTB U    'GE              ' &h
`s:Y  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 :nCGqg  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 +a"MSPC4w  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR }_@*,  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 .,o=#  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 r_@;eh  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 i"0^Gr  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 ,=Xr'7w,  
       5 CTE   0.550000E-05 |k^'}n  
       5 GTB U    'GE              ' =Qsh3b&<P  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 Ra%RcUf~sh  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 pTprU)sa7  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR i`z1if6O  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 %qV=PC  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 .Quu_S_vH  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 ]- ")r  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 X#Y0g`muW  
       7 CTE   0.255000E-05 A Ns.`S  
       7 GTB U    'SILICON         ' }/4 AT  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 4;<?ec(dc  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 Q0#oR[(  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR `J'xVq#O  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 Xjw>Qws  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR $.a<b^.Xi  
     END M56^p,  
COH0aNp;  
镜头须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。我们运行THERM程序，首先测试是否所有需要的系数都存在。在命令窗口输入THERM TEST sG=D(n1  
-Ds}kdxw  
这个镜头未为空气间隔分配系数。我们用CHG文件来处理问题，分配铝型6061的系数： [ %cW ?@  
ZNuz%VO  
    CHG .__XOd}K  
    ALPHA A6061 =ps3=D  
    END ^ r-F@$:.  
(+`pEDD{X  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： ai)S:2  
:1^ R$0d  
    THERM 0M7Or)qN  
    ATS 100 2   ！将100℃时镜头副本放到ACON2中，所有参数随温度变化而改变 v*Ds:1"H-I  
    END H!
?Av$h`  
d&BocJ  
`O?Kftv*  
4zkn~oy  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 >v7fR<(%s  
|`+kZ-M*  
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。 )r3}9J  
![h+R@_(  
[=7=zV;}4  
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。 cKJf0S:cx-  
9^6E>S{=  
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。 O-J;iX}  
"(zvI>A  
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： D99g}  
VT8PV5z  
    THERM {; #u~e(W  
    COE 1 STYRENE Aslh}'$}-  
    TCHANGE 1 \X.CYkgK  
    5 ZKy)
F-yX  
    ATS 100 2 q,`"Z)97  
    END "O{j}QwY  
^0)Mc"&{  
我们运行这个程序，ACON 2确实发生了变化。现在的诀窍是找到外套管和内套管的长度，以便按照我们的意愿进行最佳补偿。对于此任务，我们使用优化程序。这是我们的MACro： yY_(o]k  
nGQc;p5;  
    ACON 1 %:2EoXN"  
    PANT +`tl<rg;  
    VY 4 TH 1000 -1000 POvxZU  
    VY 5 TH 1000 -1000 hgIqr^N9  
    END Z6s-n$dSm  
.c__<I<G<  
    AANT !"1}zeve  
    ACON 1 b3R1L|@  
    M 0 1 A DELF gZA[Sq
 
    M 8.103249 1 A P YA 1 rPhx^ QKH2  
p]h;M  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0

-#<
6  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 }L mhM  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 f@S n1c,Mk  
Yc~(Wue  
    ACON 2 %Ms"LoK  
    M 0 1 A DELF PLD&/SgP*  
Y-2IAJHS8  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0    N>ncv  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 `+DH@ce  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 Lx%*IE|c
 
    END ~8 >Tb  
7LEB,bU  
    SNAP g)?Ol  
    SYNO 20 MULTI \Ui3=8(
 
WX"iDz.  
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。 {!RDb'Zp  
@*?)S{8  
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。 Fl0(n #L  
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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。 SEfRU`  
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