[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。 Ad`IgZ  
AO6;aT  
kVY@q&p  
jolCR-FDu  
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： Ts\7)6|F  
SzgVvmM}  
    RLE @,]v'l!u  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 B}W^s;h  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' LHps2,  
     LOG      124 7Do)++t  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 8Bhng;jX  
     APS               1 L@wnzt  
     UNITS MM   JsV#:  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 7j+.H/2  
     MARGIN       1.270000 pmC@ fB  
     BEVEL       0.254001 /bWV`*  
       0 AIR <FP-]R)  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000  Po5}Vh  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 [kCn6\_<V  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 x{rt\OT  
       1 CTE   0.255000E-05 04s N4C  
       1 GTB U    'SILICON         ' \ys3&<;b  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 M
mX42;Pw  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 jV(IS
D  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR #xmUND`@  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335  m ]\L1&  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 bnlL-]]9z  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 `F)Iv:;y,  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 <^=k~7m  
       3 CTE   0.550000E-05 hm&~6rB  
       3 GTB U    'GE              ' .}tL:^'~o  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 Z5\6ca  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 "-a>Uj")%  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR  *q^'%'  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 v#~,
)-D&  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 ~Sh}\&3p  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 6c2fqAF>i  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 t[<=QK  
       5 CTE   0.550000E-05 /F\7_  
       5 GTB U    'GE              ' IflpM]  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 `]%{0 Rx  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 dWI\VS9  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR +G?3j,a\  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 .N%$I6w
 
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 `p!.K9r7  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 h.67]U7m  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 G^+0</Q  
       7 CTE   0.255000E-05 wtZe
\h  
       7 GTB U    'SILICON         ' U<*dDE~z  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 iB\d`NUf  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 l!
oU9  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR =%a.C(0&G  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 w'UP#vT5&  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR 9Vp$A$7M  
     END o:?I
T/>  
46mu,v  
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 Q[}mH: w  
+'[iyHBJ  
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： *bR _ C"-  
a1?Y7(alPU  
    CHG jildi
T[s  
    ALPHA A6061 b7\nCRY  
    END Sna7r~j  
d~.#KS  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： poM VB{U  
nF7Ozxm#  
    THERM `/0FXb 8h  
    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 6CCM7  
    END C<{k[!N%zm  
HIF.;ImG^  
9X!OQxmg  
Wt_@ vs@.O  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 OYe @P  
XrYz[h*)!  
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。 /H}83 C  
[~$9n_O94  
'GAjx{gM  
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。 2 &R-zG  
XWK A0  
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。 {AJspLcG  
Qp{{OjD  
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： ~]}7|VN.}  
ptX;-'j(  
    THERM `^RpT]S  
    COE 1 STYRENE )bqO}_B  
    TCHANGE 1 M,NYF`;a  
    5 7QzUw  
    ATS 100 2 I:[3x2H  
    END -(~CZ  
gR%fv  
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： XD9lox  
Qb/qUUQO;0  
    ACON 1 ![ Fb~Egc  
    PANT 9FK%"s`  
    VY 4 TH 1000 -1000 wQDKv'zU1  
    VY 5 TH 1000 -1000 jeC3}BL}  
    END CsXIq.9  
{Dqf.w>t  
    AANT 8IbHDDS
  
    ACON 1 IrJCZsk  
    M 0 1 A DELF G,%R`Xns  
    M 8.103249 1 A P YA 1 B_nim[72  
5^*I]5t8
 
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 ux'!1mN  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 <t&0[l  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 (m25ZhW  
!M
ceg  
    ACON 2 le`fRq8f&  
    M 0 1 A DELF ^ola5wD  
dk# LAm0<  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   Az{Z=:(0  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 V~%!-7?  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 {|bf`  
    END LDx1@a|83  
D!+d]
A[r  
    SNAP .9PPWY;H  
    SYNO 20 MULTI I4,C-D  
k9xfv@v}  
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。 d@JjqE[  
QGs\af  
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。 >S,yqKp37~  
t32 FNg  
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。 Nyip]VwMJ  
QJ\ o"c  
\ym3YwP4/:  
:=C-P7  
K1Snag  
_?]bd-E  
8XIG<Nc