[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。 S;]*)i,v  
"Ky; a?Y  
n("0%@ov  
LY-2sa#B$-  
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： }%D^8>S  
"--t e
 
    RLE /> 4"~q)  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 0@AAulRl  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' "W(Q%1!Wi  
     LOG      124 |g
*XK6  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 kY'T{Sm1^  
     APS               1 I[n^{8gz  
     UNITS MM   .H,xl
e  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 ;t+ub8  
     MARGIN       1.270000 [|l?2j\  
     BEVEL       0.254001 2<}NB?f`N  
       0 AIR 0>zbCubPH  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 >|;aIa@9  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 ^%`wJ.c  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 VcoOeAKL  
       1 CTE   0.255000E-05 Q?X>E3=U  
       1 GTB U    'SILICON         ' MMj9{ou  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 Gdg"gi!4  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 /JT#^Y  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR D1&A,2wO  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 Bm]8m=p  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 @Pt="*g  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 (64yg  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 rl0<Ls  
       3 CTE   0.550000E-05 6"}?.E$  
       3 GTB U    'GE              ' -I=l8m6L  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 JY6 Qp  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 #UbF9})q  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR {P*m;a`}  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 i'\T R|qd  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 KIWe@e  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 QcpXn4/*  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 QV\eMuNy  
       5 CTE   0.550000E-05 aE2.L;Tk?  
       5 GTB U    'GE              ' NQ6sGL  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 %plo=RF  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 F;]%V%F.X  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR {D=@n4JO  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 I(XOE$3  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 A
F%@VLf  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 L`24?Y{  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 N ,z6y5Lu  
       7 CTE   0.255000E-05  #B\"'8#  
       7 GTB U    'SILICON         ' _]:z \TDn  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 *M"}z  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 ,{mCf^  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR 

o>VVsH  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 R2 V4#  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR 53[~bwD  
     END Sm5H_m!  
q|),`.eh\  
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 )+6MK(<"  
{E8~Z8tT  
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： GP#aya  
'  <=+;q  
    CHG @<x*.8  
    ALPHA A6061 cMOyo<F#^=  
    END sQ\8>[]   
is-7 j7;  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： =y!$/(H  
}1upi=+aE  
    THERM {yExQbN  
    ATS 100 2   ！将100℃时镜头副本放到ACON2中，所有参数随温度变化而改变 hzvd t  
    END U-3i  
f=9|b  
SBS3?hw  
\7'+h5a  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 Bf8jPa/  
?pd8
w#O  
有一种简单的方法来判断光线的轴向位移可能会带来什么变化。首先，单击按钮在ACON 2中创建一个检查点。 现在打开WorkSheet（单击按钮），然后单击PAD选择表面4。 我们猜测该空气间隔的变化可能会改变焦点位置。 实际上，所需的变化量应该非常小，因此将速度滑块滑到底部附近，然后将“间距”滑块向右滑动，如图所示。 KGFv"u{  
Uw7h=UQh  
>o=-$gz`  
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。 \vO,Ee~#W  
&:`U&06q  
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。 nX`u[ks  
(R("H/6xs  
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： h3xAJ!  
AnX%[W
"  
    THERM q1KZ5G)6GJ  
    COE 1 STYRENE R)m'lMi|  
    TCHANGE 1 XY3v_5~/1F  
    5 q}?4f*WC  
    ATS 100 2 gK'1ZLdZ2  
    END K42K!8$  
(O(}p~s
 
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： O*FUTZd(J  
)`(p
9
@,V  
    ACON 1 P&^;656r  
    PANT z\%67C  
    VY 4 TH 1000 -1000 ,1
+y/{S  
    VY 5 TH 1000 -1000 y#z  
    END M,\:<kNI  
CmoE_8U>  
    AANT `M^= D&Bf  
    ACON 1 /k
,-P  
    M 0 1 A DELF /~$WUAh  
    M 8.103249 1 A P YA 1 ?b>,9A.Z  
yj.7'{mA  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 hJpxf,?'K  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 Eu@huN*/  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 |#cm`v  
"4{LN}`  
    ACON 2 hRD=Y<>A  
    M 0 1 A DELF heC/\@B  
(Fhs"  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   #PH~1`vl  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 [QoK5Yw{  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 q%"VYt4  
    END dQA'($  
.ufTQ?Fe  
    SNAP S]Mw#O|  
    SYNO 20 MULTI ,NyY>~+  
TU,s*D&e  
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。 nz=GlO'[  
b)qo
h^  
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。 K1+)4!}%U  
"AsKlKz{B  
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。 qGB{7-ru  
lJ}_G>GJ  
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