[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。 &?0hj@kd~  
G1S:hw%rp  
&aWY{ ?_  
+l@+e_>  
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： 0$I!\y
\  
D]zpG  
    RLE nOdAp4{:q%  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 l EsE]f  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' ECf
$  
     LOG      124 n||!/u)*  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 tbq_Rg7s  
     APS               1 F^}n7h=qk  
     UNITS MM   A]%hM_5s  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 gLQbA$gB  
     MARGIN       1.270000 ;h#nal>w@S  
     BEVEL       0.254001 b1t7/q  
       0 AIR L}.V`v{zc  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 #7dM %  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 +Heen3
 
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 h| ]BA}D  
       1 CTE   0.255000E-05 M$AQZ')9  
       1 GTB U    'SILICON         ' i \u"+:j  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 *EzAo  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 GcA!I!j/  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR !e(ZEV g  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 & wG3RR|  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 8- ]7>2?_  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 MESPfS+  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 %Q[+bN[/  
       3 CTE   0.550000E-05 4j h4XdH  
       3 GTB U    'GE              ' hR3Pa'/i  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 ;3k6_ub  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 tmf=1M  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR 7LdNE|
IP  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 Zjh9jvsW  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 DozC>  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 L7&|  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 BlvNBB1^  
       5 CTE   0.550000E-05 %D:5 S?{  
       5 GTB U    'GE              ' R WU,v{I9  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 _ Oe|ZQ  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 m K@a7fF?  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR )gAFz+  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 .+cYzS]!  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 v^_<K4N`  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 *>XY' -;2e  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 6lc/_&
0  
       7 CTE   0.255000E-05 5"JnJH  
       7 GTB U    'SILICON         ' lZu
pn?  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 mmn1yX:d  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 =7Y gES  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR 7F{=bL  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 FE/2.!]&o  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR ,-XJ@@2gM  
     END +/Lf4??JV  
.W+ F<]r  
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 "rA:;ntz  
x{|n>3l`b9  
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： w5(GRAH  
$PQlaivA  
    CHG 8c'0"G@S  
    ALPHA A6061 &sx|sLw)  
    END {M?!nS6t  
Ueyt}44.e2  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： r4c3t,L*$I  
E4'D4@\W  
    THERM 3&@MZF&  
    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 dkQA[/k  
    END wzMWuA4vX  
g/q$;cB  
0OMyE9jJJ  
dMwVgc:  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 o/fq  
9e Dji,  
有一种简单的方法来判断光线的轴向位移可能会带来什么变化。首先，单击按钮在ACON 2中创建一个检查点。 现在打开WorkSheet（单击按钮），然后单击PAD选择表面4。 我们猜测该空气间隔的变化可能会改变焦点位置。 实际上，所需的变化量应该非常小，因此将速度滑块滑到底部附近，然后将“间距”滑块向右滑动，如图所示。 Y4Z?`TL  
::vw1Es  
GfQP@R"  
图像几乎汇聚在焦点上，并且改变非常小，从65.828变化到65.625。 现在我们必须找出一种方法，使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分，外套管从表面4向右延伸，经过下一个镜片，然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成，内部由塑料制成，则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 'ej{B0rE  
2/BFlb  
再次返回ACON 1，WorkSheet仍然打开，创建一个检查点并单击添加表面按钮。现在点击图中的透镜表面4和5之间的轴。插入虚拟表面。 ZX.VzZS  
G<-)Kx  
现在我们必须告诉程序，从表面5到表面6的膨胀系数与默认的铝的热膨胀系数不同。关闭WS并创建一个新的THERM文件： ):
+H`Hcm  
QLH s 3eM  
    THERM b@f.Kd7I  
    COE 1 STYRENE &T}v1c7)  
    TCHANGE 1 "7)F";_(^  
    5 5.|rzk>  
    ATS 100 2 CFZ=!s)B  
    END =dX*:An  
ZF;S}1  
我们运行这个程序，ACON 2确实发生了变化。现在的诀窍是找到外套管和内套管的长度，以便按照我们的意愿进行最佳补偿。对于此任务，我们使用优化程序。这是我们的MACro： AX
1'.   
@Ds?  
    ACON 1 ,[bcyf  
    PANT _uHyE }d  
    VY 4 TH 1000 -1000 V_}`
2.Pg  
    VY 5 TH 1000 -1000 jVRd[  
    END ^B& Z  
`bT{E.(T  
    AANT -r-`T s  
    ACON 1 u(ZS sftat  
    M 0 1 A DELF )hQNIt3o_  
    M 8.103249 1 A P YA 1 xel&8 `  
s !8]CV>  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 ~:)$~g7>b  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 I/WnF"yP  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 w.l#Z
} k  
'KQuz)-  
    ACON 2 Y+?bo9CES!  
    M 0 1 A DELF $zmES tcm  
C [2tH2*#  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   /2HwK/RZ  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 Gcs+@7!b  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 #zy,x  
    END RL&3 P@r  
h'-TZXs0e1  
    SNAP T>uLqd{hH  
    SYNO 20 MULTI >;
W)tc,  
^m1Rw|  
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。 Zo0&<QWj  
?|hzAF"U  
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。 C#-x 3d-{  
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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。 u8<=FV3  
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