[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。 q/6d^&
  
_E{SGbCCi  
4["$}O5  
H8`K?SXU  
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： ;v[F@O~*)  
0"ZB|^c=  
    RLE V2u^sy  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 :eo2t>zF-<  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' H
d U1gV>  
     LOG      124 6*A S4l  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 k =ru) _$2  
     APS               1 QukLsl]U  
     UNITS MM   v< xe(dC  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 :y"Zc1_E  
     MARGIN       1.270000 ^;Nu\c  
     BEVEL       0.254001 @-NdgM<  
       0 AIR Gm}ecW  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 jI_TN5  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 6w0/;8(_m  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 |p4F^!9  
       1 CTE   0.255000E-05 ((SN We  
       1 GTB U    'SILICON         ' isLIfE>  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 1,p7Sl^h  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 RQ X  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR ^*C8BzcH  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 y"<nx3  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 m;>HUTj  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 K=;z&E=<c  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 GO.mT/rB  
       3 CTE   0.550000E-05 %4Y/-xF}9,  
       3 GTB U    'GE              ' q=M!YWz  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 9*h?g+\  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 @{+c6.*}  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR /[#<@o  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 V2W)%c'  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 u}W R1u[  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 vj]-p=
 
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 uLD%M av  
       5 CTE   0.550000E-05 qt=gz6!  
       5 GTB U    'GE              ' fil'._  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 wN-3@  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 V:4]]z L}  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR p~Fc*g[!  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 J
K4vQWy  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 2j9Mr  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 ;f:}gMK  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01
x{`>Il  
       7 CTE   0.255000E-05 6J9^:gXW~  
       7 GTB U    'SILICON         ' Ob$|IH8.  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 ne4j_!V{Mf  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 Kr3L~4>  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR dE=4tqv-r  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 d/vF^v*o0X  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR +Em+W#i%?  
     END )mT{w9u  
})#6BN  
镜头须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。我们运行THERM程序，首先测试是否所有需要的系数都存在。在命令窗口输入THERM TEST R=yn4>I  
HP}d`C5<R  
这个镜头未为空气间隔分配系数。我们用CHG文件来处理问题，分配铝型6061的系数： 6nV]Ec~3[  
%e.tAl"!$  
    CHG W-ErzX  
    ALPHA A6061 ;N6Euiz  
    END vY&[=2=  
2fM*6CaS  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： g)c<\%  
4,"%  
    THERM f'` QW@U  
    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 7SOi9JU_  
    END A0Pg|M  
r9G}[#DO  
[LDsn]{  
&,/_"N"?D  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 Bj5_=oo+d  
sDA&U9;  
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。 OBp
<A+a  
bBA #o\[  
~jWG U-m  
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。 LxaR1E(Cc'  

7~n<%q/6  
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。 FMMQO,BU  
w7aC=B/{?i  
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]gC 4  
h8OmO5/H  
    THERM Gxx:<`[ON  
    COE 1 STYRENE R+ #(\  
    TCHANGE 1 vDl6TKXcu  
    5 Rg@W0Bc)  
    ATS 100 2 Nr 5h%<`I  
    END Sxo9y0K8-  
7~(|q2ib  
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： Al
&)8x{p  
&!7{2E\7C  
    ACON 1 SKO*x^"eU  
    PANT F} d>pK9fn  
    VY 4 TH 1000 -1000 aF2vw{wT}  
    VY 5 TH 1000 -1000 ], Xva`"  
    END t:|knZq  
uXD?s3Wv  
    AANT `j+[JMr  
    ACON 1 h~|B/.[R:3  
    M 0 1 A DELF  zE$KU$  
    M 8.103249 1 A P YA 1 -;rr! cQ?  
*UM
=EQaYk  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 V}de|=  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 cVCylRU"  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 2rK%fV53b  
&,~0
*&r0  
    ACON 2 P")duv  
    M 0 1 A DELF !58j xh  
UOh%"h  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   P,1[NW  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 ~:8}B
z2!5  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 L<8:1
/d\  
    END <i}lP/U  
;.Dm?J0  
    SNAP 5~ho1Ud  
    SYNO 20 MULTI R Ptc \4  
i4"BN,NZ{  
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。 yc ize2>q  
Z*,Nt6;e  
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。 <<a1a
 
E=P
mOw7b  
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。 6KT]3*B   
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