[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。 T2}X~A  
>{{0odBF  
!PfdY&.)  
0V+v)\4
FE  
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： 4vi[hiV   
@6Z6@Pq(xQ  
    RLE .|i/ a%J  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 h,ipQ>  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' k!V@Q!>,  
     LOG      124 eWr2UXv$  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 r<[G~n  
     APS               1 39bw,lRPV  
     UNITS MM   Ae* 6&R4  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 "I QM4:  
     MARGIN       1.270000 PU-L,]K  
     BEVEL       0.254001 q4SEvP}fLx  
       0 AIR 0*,]`A=  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 GK[9Cm"v  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 l\
37/Z  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 ;)Sf|  
       1 CTE   0.255000E-05 C$d b)5-  
       1 GTB U    'SILICON         ' 9vBW CCf
 
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 H`4KhdqR
 
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 };g<|v*o  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR _Mi*Fvj  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 qS?^(Vt|R  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 A}[x))r  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029
3b/J  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 fW$1f5g"  
       3 CTE   0.550000E-05 i7mo89S  
       3 GTB U    'GE              ' EUbyQL  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 mZ g'  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 Yo\%53w/  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR ^;[^L=}8$  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 UlPhW~F)  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 _FCg5F2U  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 
oK3PA  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 )O8w'4P5  
       5 CTE   0.550000E-05 QTU$mC]  
       5 GTB U    'GE              ' aWY#
gI{  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 n2Y a'YF  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 W^i[7 r  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR |Y30B,=M  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 /}k?Tg/  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 h7PIF*7m e  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 q!WiX|P  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 B.}j1Bb  
       7 CTE   0.255000E-05 NCVhWD21|  
       7 GTB U    'SILICON         ' ++BQ==@  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 $49;\pBZl  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 0GQKM~|H  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR Pu(kCH{  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 S<g~VK!Tt  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR Y?%=6S  
     END bp'\nso/  
k/i&e~! \  
镜头须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。我们运行THERM程序，首先测试是否所有需要的系数都存在。在命令窗口输入THERM TEST >6|Xvtf  
FAq9G
-\B  
这个镜头未为空气间隔分配系数。我们用CHG文件来处理问题，分配铝型6061的系数： @DKph!cr  
(d['f]S+&  
    CHG !.7m4mKzo  
    ALPHA A6061 Jm 1n|f  
    END >vDi,qmZ  
_Nf%x1m5s  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： !
Y*O0_  
{5(M  
    THERM |N|[E5Cn  
    ATS 100 2   ！将100℃时镜头副本放到ACON2中，所有参数随温度变化而改变 P}vk5o'  
    END REPI>-|  
I.p"8I;  
o4,9jk$  
>fp_$bjd  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 ;".]W;I*O  
B-wF1!Jv  
有一种简单的方法来判断光线的轴向位移可能会带来什么变化。首先，单击按钮在ACON 2中创建一个检查点。 现在打开WorkSheet（单击按钮），然后单击PAD选择表面4。 我们猜测该空气间隔的变化可能会改变焦点位置。 实际上，所需的变化量应该非常小，因此将速度滑块滑到底部附近，然后将“间距”滑块向右滑动，如图所示。 vb$i00?  
"YN6o_*]  
j|VX6U   
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。 Ci?
RuZ"  
,#hNHFa'JH  
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。 < fYcON  
rEjEz+wu  
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： ;oOv~YB7H  
G%T<wKD<  
    THERM ODKS6E1{  
    COE 1 STYRENE E0eZal],  
    TCHANGE 1 1n#{c5T  
    5 >[g.8'hI  
    ATS 100 2 L"}2Y3
 
    END yS4nB04`=  
_r`(P#Hy  
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： c#a>> V  
)jMk~;'r  
    ACON 1 3m"9
q  
    PANT <q=]n%nX  
    VY 4 TH 1000 -1000 LG=_>:~t>  
    VY 5 TH 1000 -1000 ?$=Ml$  
    END FZN}T{<  
B~%SB/eu  
    AANT nr%P11U\c  
    ACON 1 >(W\Eh{J  
    M 0 1 A DELF y7LM}dH#m  
    M 8.103249 1 A P YA 1 pZ 7KWk4  
`)M&^Z=D  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 DS7Pioa86  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 LGWQBEXw  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 Pk^V6-  
p%5(Qqmlk  
    ACON 2 rrl{3
?  
    M 0 1 A DELF @Z89cTO  
9)'wgI#  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   BWzo|isv  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 ! ;R}=  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 B";Dj~y  
    END l'?(4N  
la{o<||Aq  
    SNAP Lp{/  
    SYNO 20 MULTI WISeP\:^  
Olr'n% }  
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。 nu6v@<<F>  
^F-AZP /5F  
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。 $~T|v7Y%  
ORt)sn&~d  
SYNOPSYS™ 现已更新至 2023 最新版本，扫码添加工作人员可申请免费试用。 Cp#}x1{  
uC"Gm;0  
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X^)  
K# h7{RE  
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{QT:1U\.  
t#7owY$^