[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。 \#1*r'V8  
iWCR5c=  
fP|rD[  
fL3Px  
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： CM$q{;y  
UO3Q
wZ4j;  
    RLE SePPI.n  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 j?!BHNs  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' 8sMDe'  
     LOG      124 _<;;CI3w  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 -TIrbYS`  
     APS               1 :exgdm;N  
     UNITS MM   sZ~q|}D-  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 jC<1bf$K  
     MARGIN       1.270000 c eH8  
     BEVEL       0.254001 E0F8FR'  
       0 AIR <i~O0f]  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 )C?bb$ G  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 PwF 1Pr`r  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 ~3]ZN'b\  
       1 CTE   0.255000E-05 XwI~ 0  
       1 GTB U    'SILICON         ' '.Ww*N  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 U`{'-L.  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 Cxn<#Kf\-<  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR WCa>~dF>  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 {_#~&IQ  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 E;$;
g#ksf  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 kzMul<>sl  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 ixK&E#  
       3 CTE   0.550000E-05 gmCW__oR  
       3 GTB U    'GE              ' C!]R0L*  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 =bn
(9Gm!J  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 *$U+  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR {2|[7oNT6  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 k,)xv?  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 hLs<g!*O  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 B8XW+U  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01  18(hrj  
       5 CTE   0.550000E-05 Z*AT &7  
       5 GTB U    'GE              ' +[LG>  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 ny(`An  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 H2f!c{t$p  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR P}YtT3.K  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 DC&3=Nd  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 =H<I` J'  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 tl:V8sYTP  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 *wH.]$  
       7 CTE   0.255000E-05 (d> M/x?W  
       7 GTB U    'SILICON         ' 6Kl%|VrJs  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 !ucHLo3:  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 gdPPk=LD  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR zm
A]@'j  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 h/)kd3$*'  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR IE)$.%q;)  
     END -<g&U*/E  
fU6O:-  
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 E{Kc$,y  
11'^JmKA  
这个镜头未为空气间隔分配系数。我们用CHG文件来处理问题，分配铝型6061的系数： n@TK}?\UoR  
Ofx]  
    CHG `Z#0kpXk_  
    ALPHA A6061 \ F\ /<  
    END I]4L0r-  
2HNAB4E  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： n7|8`?R^  
Z[ NO`!<  
    THERM cuw 7P  
    ATS 100 2   ！将100℃时镜头副本放到ACON2中，所有参数随温度变化而改变 b7^Db6qu  
    END ab}Kt($  
F K7cDaI  
2`|gnVw  
;+Dq3NE  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 N$!aP/b  
@5["L  
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。 >3C4S  
|;(95  
Q[vQT?J7  
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。 ^v
j}  
azs lNL  
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。 $fzO:br5WJ  
\80W?9qj  
现在我们必须告诉程序，从表面5到表面6的膨胀系数与默认的铝的热膨胀系数不同。关闭WS并创建一个新的THERM文件： Nf]h8d~  
wHT]&fZ  
    THERM 8opd0'SNaB  
    COE 1 STYRENE (u{?aG~  
    TCHANGE 1 } SNZl`>  
    5 !y$:}W?_  
    ATS 100 2 nF)b4`Nd  
    END |zkZF|-  
? PI2X.6  
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： @W1F4HYds  
=d*5TyAcu  
    ACON 1 %tE#%;Z  
    PANT *QGyF`Go{  
    VY 4 TH 1000 -1000 0Ym_l?]m[  
    VY 5 TH 1000 -1000 ;
4'pucq5/  
    END m]?C @ina  
"c5bz  
    AANT ]aMeMhe-  
    ACON 1 QVR8b3T@  
    M 0 1 A DELF @2`$ XWD  
    M 8.103249 1 A P YA 1 fvi8+3A&  
6Mj
(B*c  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 mm:g9j  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 E*Z# fa  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 _C%:AFPP>  
3FgTM(  
    ACON 2 `3e>JIl"0  
    M 0 1 A DELF PB(q9gf"1}  
%B~@wcI)W  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   Pm/Rc  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 YApm)O={  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 T
F%MO\!  
    END b6?&h:{k  
v,d bto0  
    SNAP >+FaPym  
    SYNO 20 MULTI vveL|j  
k^#+Wma7  
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。 \|YIuzlO4  
YHOo6syk  
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。 pGdFeEkB/  
Tl!}Rw~Pg  
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。 V^%P}RFMc  
od-yVE
&  
skP'- ^F~  
b[rVr J  
sKwUY{u\M  
$1uT`>%  
ZZ324UuATX