[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。 I"Y d6M% ;  
(rO_Vfaa  
Uov%12  
/:v+:-lU  
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： VTk6.5!8  

H+vONg  
    RLE BT;hW7){9  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 ozH7c_ <  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' x%d+~U;$&  
     LOG      124 I\DmVc\l  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 B 3|zR  
     APS               1 'ah|cMRn  
     UNITS MM   0fA42*s;  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 SY|r'8Z%Q  
     MARGIN       1.270000 pxjN\q  
     BEVEL       0.254001 WsRG>w3"  
       0 AIR D}'g4Ag  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 ]\5@N7h  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 fgg^B[(Y  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 <_@ K4zV  
       1 CTE   0.255000E-05 Q1EY!AV8  
       1 GTB U    'SILICON         ' - {<`Z  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 6la# 0U23  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 u\=gps/Z  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR _d6mf
4M]5  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 loN!&YceW  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 ='u'/g$'&  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 f gI.q  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 iz]Vb{5n%  
       3 CTE   0.550000E-05 kwNXKn/
 
       3 GTB U    'GE              ' ^Dhj<_  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 c'OJodp
a  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 |t CD@M  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR uW%7X2K  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 !e@G[%k  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 pcXY6[#N  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 3S1V^C-eBx  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 {:m5<6?x)  
       5 CTE   0.550000E-05 o/buU{)y  
       5 GTB U    'GE              ' h`+Gs{1qw  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 HRIf)n&~f  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 MK9?81xd  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR b7R#tT  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 |57KTiiNLI  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 r5Ej  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 WS9n.opl}  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 q)gZo[]~  
       7 CTE   0.255000E-05 hY+3PNiI@  
       7 GTB U    'SILICON         ' S`2MQL  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 udtsq"U_%  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 }<7Dyn,  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR ac>}$Uw)  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 8=gr F  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR dvxD{UH  
     END P]!$MOt  
I=D{(%+^d  
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 1~8F&  
^.Q{Aqu#.H  
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： $>v^%E;Y4  
8B;`9?CI  
    CHG Uy^Hh4|  
    ALPHA A6061 /:"%m:-P  
    END nQK@Uy5Yr  
?I}jsm1)  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： yd"|HHx  
gJi11^PK  
    THERM -`wGF#}y(=  
    ATS 100 2   ！将100℃时镜头副本放到ACON2中，所有参数随温度变化而改变 *7oPM5J|v  
    END g*t.g@B<2  
7}Z.g9<  
LW_Y  
( f8g}2  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 W6'+#Fp  
)ZzwD]  
有一种简单的方法来判断光线的轴向位移可能会带来什么变化。首先，单击按钮在ACON 2中创建一个检查点。 现在打开WorkSheet（单击按钮），然后单击PAD选择表面4。 我们猜测该空气间隔的变化可能会改变焦点位置。 实际上，所需的变化量应该非常小，因此将速度滑块滑到底部附近，然后将“间距”滑块向右滑动，如图所示。 F<BhN+U  
;w4rwL  
\F,?ptu  
图像几乎汇聚在焦点上，并且改变非常小，从65.828变化到65.625。 现在我们必须找出一种方法，使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分，外套管从表面4向右延伸，经过下一个镜片，然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成，内部由塑料制成，则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 ']$ttfJB  
H(Mlf  
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。 V)R-w`  
RUf,)]Vvk  
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： R8EDJ2u#  
@SPmb o  
    THERM W#e:rz8=  
    COE 1 STYRENE L3Ry#uw  
    TCHANGE 1 T7m rOp  
    5 )ty *_@N0  
    ATS 100 2 +>z/54R  
    END &gF{<$$  
}n=Tw92g  
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： \ :})R{  
kSU*d/}*u  
    ACON 1 %P_\7YBC>  
    PANT =%Ut&6}sQ  
    VY 4 TH 1000 -1000 {x
EX_$nv  
    VY 5 TH 1000 -1000 N<Bi.\XC  
    END 1}S_CR4XBs  
s`C#=l4  
    AANT >~BU<#  
    ACON 1 SZG8@ !_}7  
    M 0 1 A DELF TuIeaH%x  
    M 8.103249 1 A P YA 1 Yc:b:\0}F6  
&>I8^i  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 cJ]`/YJ  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 "R*B~73  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 dq:M!F  
~l6e&J  
    ACON 2 \nkqp   
    M 0 1 A DELF Vz 5:73  
2yq.<Wz<  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   H/)=  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 XF^c(*5  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 EXa6"D  
    END 8>pFpS  
z@~1e]%  
    SNAP KN}[N+V>  
    SYNO 20 MULTI (Egykh>  
)QBsyN<x6  
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。 Q7=J[,V:2  
i;|%hDNWA  
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。 v{% /aw  
Pv1psKu  
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。 l*X5<b9
 
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