[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。 Y&cjJ`rw  
+%cr?g  
b\e)PUm#u@  
*M\i4FO8  
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： WriJco<v  
4'4s EjyA  
    RLE a?Qcf;o  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 %q\P'cK  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' i+ &lMgh  
     LOG      124 ~"4vd 3  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 tV}ajs  
     APS               1 ]mLTF',5  
     UNITS MM   jP7+s.j>  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 Hh'14n&W  
     MARGIN       1.270000 eMPQ| W  
     BEVEL       0.254001 .WPR}v,.Z  
       0 AIR Lq8Z!AIw>  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 uZ39Vx  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 v%PWr5]  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 W;AWO0+  
       1 CTE   0.255000E-05 AB|VO4-?  
       1 GTB U    'SILICON         ' A%2M]];%X  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 kBQenMm  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 2KNKdV3NK  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR m^u&g&^  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 $\J9F=<a  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 \5pAG mgD  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 < $?}^ 0R  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 (R|FQdH  
       3 CTE   0.550000E-05 GyXs{*  
       3 GTB U    'GE              ' FSZoT!  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 j &[WE7wf  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 EvardUB)  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR s!RA_%8/>  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 =&g}Y  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 {O,M
}0Eg  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 ^HN  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 r D!.N   
       5 CTE   0.550000E-05 1AkHig,  
       5 GTB U    'GE              ' `m0Uj9)#  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 KJ{F,fr+v  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 YKxA2`3v%  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR #1hz=~YO  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 byxehJ6[V  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 o0+BQ&A)s*  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 <XcMc<h~  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 W[Ew6)1T  
       7 CTE   0.255000E-05 ^9f`3~!#bc  
       7 GTB U    'SILICON         ' )tQ6rd'  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 7Mg7B
  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 )KhVUFS1  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR j I@$h_n  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 NHVx!Kc  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR z ex.0OT;  
     END zZ0V6T}
  
Zgf||,  
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 K[yJu 4  
2_~XjwKE  
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： ?-&D'  
tnbs]6  
    CHG YhK/pt43C  
    ALPHA A6061 '# 2J?f'  
    END f<:SdtG5  
h_"/@6  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： W$&Ets8zo  
x
9 L\"  
    THERM BU{V,|10a  
    ATS 100 2   ！将100℃时镜头副本放到ACON2中，所有参数随温度变化而改变 ]=VI"v<X  
    END NGZ>:  
m)2hl~o_  
s-S"\zX\D  
/1 %0A  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 -t#a*?"$w  

aq| [g  
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。 5kZ yiC*  
CPE F,,\  
a8P6-)W  
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。 m:<3d]L  
b<cM[GaV~  
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=AKOOU7>  
:2d9ZDyD  
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： 2n:J7PGD  
A'R sy6  
    THERM IoX9yGq  
    COE 1 STYRENE \uIC<#o"N  
    TCHANGE 1 y9 '3vZ  
    5 ADUI@#vk  
    ATS 100 2 %K,,Sl_  
    END w'>v@`y  
)BrqE uX@"  
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： L%Hm#eFx  
lY?d*qED  
    ACON 1 5-po>1g'  
    PANT ;$;/#8`>  
    VY 4 TH 1000 -1000 dAt[i\S  
    VY 5 TH 1000 -1000 a-5$GvG  
    END 0~+:~$VrT  
e-t`\5b
;  
    AANT 9xp ;$14  
    ACON 1 F+r6/e6a  
    M 0 1 A DELF d7gSkna`5c  
    M 8.103249 1 A P YA 1 ^yZEpQN_  
] 6B!eB !  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 C(+BrIS*  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 en":  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 T ua @w+  
KrzM]x  
    ACON 2 ~'mhC46d  
    M 0 1 A DELF y~ LVK8  
U\6DEnII?!  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   [AwE  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 >f/g:[  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 #O ]IXo(5z  
    END DR=1';63  
C"WZsF^3  
    SNAP SQx):L)P6  
    SYNO 20 MULTI q;JQs:U!  
s:H1v&t,<  
图像质量有下降，但仍在合理范围内，即使温度发生变化，焦点仍然能够保持聚焦。现在注意表面5的位置。这告诉你两个套管必须延伸的地方及它们应该连接的位置。不受温度影响并不困难。 #1k,t  
ks4 ,2f,2  
我们已经为TH变量输入了确定的限制，因为程序不会让正TH变为负数。为了保持放大率不变，我们为主光线的YA添加了一个目标。您可以参考用户手册，以获得有关此功能的完整。 .m51/X&*n  
MG>;|*$%  
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。 =G6@:h=  
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