[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。 $*[{J+t_  
[ANuBNF  
K2_Q
u't0$  
<{(/E0~V/<  
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： H( -Y  
EER`?Sa(  
    RLE oj.A,Fh  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 :)f7A7:;  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' Lr;(xw\[
'  
     LOG      124 qKS;x@  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000  /RZR}  
     APS               1 w-B^ [<  
     UNITS MM   \b8sG"G  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 iItcN;;7  
     MARGIN       1.270000 |C \}P  
     BEVEL       0.254001 a[bBT@f  
       0 AIR !{,F~i9  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 co4h*?q  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 V2Q$g^X'  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 n]W_e  
       1 CTE   0.255000E-05 w^k;D,h  
       1 GTB U    'SILICON         ' Myat{OF  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 f}c\
_}(  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 6Sj6i^"  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR ;.sl*q1A  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 }S-DB#6  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 u#7+U\  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 ?C0l~:j7D  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 jd`},X/  
       3 CTE   0.550000E-05 MjfFf} @  
       3 GTB U    'GE              ' UCrh/bTm  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 3q[WHwmm  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 1iT\df  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR gJt`?8t  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 Bc-yxjsw  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 aMARZ)V  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 stl 1QO(h  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 ?{"mP 'dD  
       5 CTE   0.550000E-05 _STB$cZ  
       5 GTB U    'GE              ' ExSe=4q#  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 +!-~yf#RE  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 F,Xo|jjj  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR \b'xt  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 #BK9 k>i  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 8 S`9dSc  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 9ILIEm:  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 5pNY)>]t=  
       7 CTE   0.255000E-05 @(``:)Z<b  
       7 GTB U    'SILICON         ' YO{GU7  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 I[MgIr^  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 F-(dRSDNM  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR 9n]|PE
oAB  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 \hO2p6  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR Uv_N x10  
     END 39U5jj7i  
fa*Cpt:  
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 >4m'tZ8  
>e5 *p
rx+  
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： 5lKJll^2:  
;T]d MfO  
    CHG .o%^'m"=D[  
    ALPHA A6061 ?71+f{s  
    END <q)4la  
Dq\ Jz~  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： 3T\l]? z  
qpoV]#iW  
    THERM :WGtR\tK  
    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 ";[iZ  
    END Eu}b8c  
9DQ)cy  
yAT^VRbv  
Gz I~TWc+G  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 )/ Ud^wi  
CDj~;$[B  
有一种简单的方法来判断光线的轴向位移可能会带来什么变化。首先，单击按钮在ACON 2中创建一个检查点。 现在打开WorkSheet（单击按钮），然后单击PAD选择表面4。 我们猜测该空气间隔的变化可能会改变焦点位置。 实际上，所需的变化量应该非常小，因此将速度滑块滑到底部附近，然后将“间距”滑块向右滑动，如图所示。 ubMOD<  
rjt
8fN  
RhI;;
Y#@  
图像几乎汇聚在焦点上，并且改变非常小，从65.828变化到65.625。 现在我们必须找出一种方法，使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分，外套管从表面4向右延伸，经过下一个镜片，然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成，内部由塑料制成，则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 _Jz8{` "  
*F^wtH`  
再次返回ACON 1，WorkSheet仍然打开，创建一个检查点并单击添加表面按钮。现在点击图中的透镜表面4和5之间的轴。插入虚拟表面。 oq/G`{`\  
!9*c8bL D  
现在我们必须告诉程序，从表面5到表面6的膨胀系数与默认的铝的热膨胀系数不同。关闭WS并创建一个新的THERM文件： h<<>
3A  
U=Y)V%  
    THERM NE8 jC7  
    COE 1 STYRENE 2N#$X'8  
    TCHANGE 1 }TRAw#h  
    5 x}/,yaWZ  
    ATS 100 2 g]@(E  
    END #qU-j/Qf  
!2\ r LN  
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： -Lu)'+  
SEwk
u}  
    ACON 1 })xp%<`  
    PANT hD,:w%M  
    VY 4 TH 1000 -1000 mpC`Yk  
    VY 5 TH 1000 -1000 v dbO(  
    END M4LP$N  
;rI@*An  
    AANT p?[Tm*r  
    ACON 1 k-V,~c  
    M 0 1 A DELF +=Jir1SLV  
    M 8.103249 1 A P YA 1 ;a=w5,h:  
5
hj  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 d4:
`@*
 
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 ,)+o  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 {%)s.5Pfw  
.
xzEAu;  
    ACON 2 (YBMsh  
    M 0 1 A DELF [AH6~-\x  
mOpTzg@  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   C$Lu]pIL*  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 Tm^89I]L  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 +h^jC9,m~{  
    END vr#+0:|  
uJx"W  
    SNAP 8 a!Rb-Q:  
    SYNO 20 MULTI I&?Qq k  
84HUBud76Y  
图像质量有下降，但仍在合理范围内，即使温度发生变化，焦点仍然能够保持聚焦。现在注意表面5的位置。这告诉你两个套管必须延伸的地方及它们应该连接的位置。不受温度影响并不困难。 7g=2Z[o  
AT2v!mNyCw  
我们已经为TH变量输入了确定的限制，因为程序不会让正TH变为负数。为了保持放大率不变，我们为主光线的YA添加了一个目标。您可以参考用户手册，以获得有关此功能的完整。 2Y}?P+:%>  
ZN
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SYNOPSYS™ 现已更新至 2023 最新版本，扫码添加工作人员可申请免费试用。 mS>xGtD&K  
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u$%t)2+$4  
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