[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。 z,X ^;  
VkRvmKYl  
Y\& 4`v'  
& WYIfx{  
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： 2%rAf8=  
6wqq"6w  
    RLE O)Nj'Hcu  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 Tm.(gK  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' *G.6\  
     LOG      124 m!$"-nh9  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 s@jzu  
     APS               1 OzA"i
y  
     UNITS MM   ,fT5I6l  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 H9xxId?3u  
     MARGIN       1.270000 [6FCbzS_W  
     BEVEL       0.254001 q/6d^&
  
       0 AIR <DvpqlT  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 QG4#E$c  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 kC!7<%(  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 /IxMRi=  
       1 CTE   0.255000E-05 "6gu6f  
       1 GTB U    'SILICON         ' H8`K?SXU  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 ;v[F@O~*)  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 0"ZB|^c=  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR V2u^sy  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 :eo2t>zF-<  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 :cnH@:  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 eg3zpgZ  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 W
W:@%cQ@  
       3 CTE   0.550000E-05 q-KN{y/  
       3 GTB U    'GE              ' 3R !Mfz*  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 Vv
B
%,_\  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 #W @6@Mv  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR &s_[~g<  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 PxM]3Aoa  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 THi*'D/  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 !}9k @=[  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 {-PD3 [f"  
       5 CTE   0.550000E-05 g|9'Lk  
       5 GTB U    'GE              ' pa~.[cBI  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 1Yo9Wf;vP  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 ?>*i8*  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR &DYHkG  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 J-:\^uP  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000
Dr^#e  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 f[6;)ZA  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 /VgA}[%y  
       7 CTE   0.255000E-05 GO.mT/rB  
       7 GTB U    'SILICON         ' %4Y/-xF}9,  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 q=M!YWz  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 (%rO'X  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR :D-My28'  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 G +o)s  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR 6wYd)MDLL  
     END npkE[JE:  
f\nF2rlu  
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 L%# #U'e3  
oP$NTy[  
这个镜头未为空气间隔分配系数。我们用CHG文件来处理问题，分配铝型6061的系数： v/ dSz/<]  
?\L@Pr|=Dr  
    CHG Du k v[/60  
    ALPHA A6061 8{Bcl5]<  
    END h\Ck""&  
02g}}{be8  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： ^G.PdX$M  
r?{tu82#i  
    THERM aze}koNE  
    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 x6d+`
4  
    END  )`!i"  
R3`!Xj#&M  
]x8^s  
D4g$x'  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 _Qs=v0B//  
l~kxt2&  
有一种简单的方法来判断光线的轴向位移可能会带来什么变化。首先，单击按钮在ACON 2中创建一个检查点。 现在打开WorkSheet（单击按钮），然后单击PAD选择表面4。 我们猜测该空气间隔的变化可能会改变焦点位置。 实际上，所需的变化量应该非常小，因此将速度滑块滑到底部附近，然后将“间距”滑块向右滑动，如图所示。 ijOUv6=-  
R*3x{DNL  
d[;Sn:B  
图像几乎汇聚在焦点上，并且改变非常小，从65.828变化到65.625。 现在我们必须找出一种方法，使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分，外套管从表面4向右延伸，经过下一个镜片，然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成，内部由塑料制成，则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 `rzgC \  
MKq:=^w  
再次返回ACON 1，WorkSheet仍然打开，创建一个检查点并单击添加表面按钮。现在点击图中的透镜表面4和5之间的轴。插入虚拟表面。 p}$VBl$'  
;i\m:8!;  
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： 5(R ./  

i1v0J->  
    THERM }SIUsh'  
    COE 1 STYRENE ]|ew!N$ar=  
    TCHANGE 1 uO8z.  
    5 4,"%  
    ATS 100 2 :QT0[P5O  
    END H3"90^|,@  
|dcRDOTe  
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： 9(g?{6v|  
r8x<-u4  
    ACON 1 ys`"-o[*  
    PANT !

)~b Un  
    VY 4 TH 1000 -1000 Y -%g5  
    VY 5 TH 1000 -1000 .\K0+b;  
    END BO)K=gl;8  
ejP273*ah  
    AANT 9aky+  
    ACON 1 CBz$N)f  
    M 0 1 A DELF EUZ#o\6  
    M 8.103249 1 A P YA 1 ?UCK  
\6~(#y  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 @(Q'J`  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 /qp)n">  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 OP>rEUtj  
%s<7M@]f  
    ACON 2 @k~'b  
    M 0 1 A DELF Wm_:1~  
i7]\}w|  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   0h^&`H:  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 j_i/h
"  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 -wJ/j~+m+  
    END Qz6Ry\u  
#Duz|F+%  
    SNAP 1 XsB  
    SYNO 20 MULTI OtK=UtVI  
!
@j5yYf  
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。 91B
l{  
Ch;C\H:X  
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。 ~Iw7Xq E2  
DMO8~5  
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。 q{v?2v{  
GddP)l{uCF  
t*X k'(v  
"\0&1C(G  
B+W 4r9#  
L9L!V"So1k  
}s i{