[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。 \'M3|w`f  
jZ%TJ0(H  
}=v)Js
 
/"?HZ
% W  
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： meCC?YAB  
Q//,4>JKf  
    RLE 3 E3qd'  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 $z$u{  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' ,&d@O>$E:  
     LOG      124 Vf`7V$sr  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 XTd3|Pm  
     APS               1 @&"Pci+-|  
     UNITS MM   E( h<$w8s  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 fi+R2p~vs  
     MARGIN       1.270000 C_ \q?>  
     BEVEL       0.254001 .>(Q)"v  
       0 AIR :0/q5_t  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 oxj3[</'k  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 @w>zF/  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 tV9LD>3  
       1 CTE   0.255000E-05 nkv(~ej(  
       1 GTB U    'SILICON         ' QaGlR`Y  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 $o+5/c?|  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 zd_HxYrN  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR 9=,uq;  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 5`]UE7gT  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 p7ir*r/2  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 yIb,,!y9{  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 @R m-CWa  
       3 CTE   0.550000E-05 Jd,)a#<j  
       3 GTB U    'GE              ' >\ u<&>i  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 ~Z ~v  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 |+U<S~  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR ]MtFf6&  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 iU+nqY'  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 `O^G5 0  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 WS2osBc  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 ]l~V&#i_c  
       5 CTE   0.550000E-05 `d2,*KR  
       5 GTB U    'GE              ' $3X-rjQtW  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 zu2HH<E  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 rs=q! P"u[  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR /cFzotr"9  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 *pzq.#  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 ;oH,~|K  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 3}1ss
U"T  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 4y
}"Hy  
       7 CTE   0.255000E-05 =wi*Nd7L  
       7 GTB U    'SILICON         ' VyG4(Xva  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 L3(^{W]|  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 IO.<q,pP!_  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR w-N1.^  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 ;%q39U}  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR fvo<(c#Y#  
     END [IM%b~j(^  
T&"i _no*  
镜头须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。我们运行THERM程序，首先测试是否所有需要的系数都存在。在命令窗口输入THERM TEST '3l$al:H^  
8_\W/I!7b  
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： K=u0nrG*  
q$ghLGz  
    CHG WNa0,  
    ALPHA A6061 \X}8q  
    END bNzqls$  
P]<= ! F  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： =F%RLpNU4  
fJ80tt?r  
    THERM !DjT<dxf  
    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 jPu5nwvUV>  
    END h#f&|*Q5m  
f$xhb3Qn  
)q?$
p9  
 ~Nh&.a  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 )BV=|,j  
}~enEZ  
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。 }N3`gCy9eN  
Z^6#4Q]YC  
/(6zsq'v|  
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。 P\B3 y+)  
71iRG*O  
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。 U}P,EP%p  
pzEABA  
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： i!~>\r\6\  
_nX%#/{  
    THERM $pu3Ig$^  
    COE 1 STYRENE i,OKfXp  
    TCHANGE 1 kEAhTh&g*  
    5 3q~Fl=|.
o  
    ATS 100 2 {!K;`I[]v  
    END r@$B'CsLj  
46ChMTt  
我们运行这个程序，ACON 2确实发生了变化。现在的诀窍是找到外套管和内套管的长度，以便按照我们的意愿进行最佳补偿。对于此任务，我们使用优化程序。这是我们的MACro： ec'tFL#u{  
DT? m/*  
    ACON 1 FE6C6dW{  
    PANT ?'+8[OHiF^  
    VY 4 TH 1000 -1000 C={mi#G[/  
    VY 5 TH 1000 -1000 /+P5)q TKL  
    END `@\^m_!}  
0^iJlR2  
    AANT (w2(qT&O  
    ACON 1 q]ZSjJ  
    M 0 1 A DELF ?z"YC&Tp  
    M 8.103249 1 A P YA 1 Z!)f*  
`r.N  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 H /%}R  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 Gbx";Y8  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 @ay|]w  
C,='3^Nc  
    ACON 2 /fC\K_<N  
    M 0 1 A DELF LH.%\TMN$  
.' IeHh  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   6'vi68  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 J;HkTT  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 F#^L9  
    END m|`VJ0  
@|]G0&gn&?  
    SNAP :4]J
2U\@  
    SYNO 20 MULTI vhNohCt  
z^9E;  
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。 lkN'uZ  
.CvFE~  
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。 "YD.=s  
=lm nzu<  
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