[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。 eL9RrSXz  
E%\iNU!  
8WU UE=p  
u~yJFIo  
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： <ns[( Q  
-zg,pK$+  
    RLE 1
)u 3  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 2O {@W +Mt  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' ll
{jE  
     LOG      124 .-+_>br~  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 |XxA Fje  
     APS               1 h&J6  
     UNITS MM   Q44Pg$jp  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 80cBLGG  
     MARGIN       1.270000 X'Q$v~/  
     BEVEL       0.254001 @`aR*B  
       0 AIR ^Sx0t  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 gd[jYej'RP  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 rX6"w31  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 s;q]:+#7g  
       1 CTE   0.255000E-05 E;~gQ6vAI  
       1 GTB U    'SILICON         ' qIK"@i[ uq  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 >z6(fM`i  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 xL4qt=  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR p~I+ZYWF'  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335  W-@A  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 ?yzhk7j7  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 ^AMcZ6!\  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 L5""  
       3 CTE   0.550000E-05 STs~GOm-  
       3 GTB U    'GE              ' "K`B'/08^  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 O>xGH0H  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 "aK3 ylz;  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR Ixg.^>62  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 [o<R#f`  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 *7.!"rb8A  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 -Ep cX!i  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 $"C]y$}  
       5 CTE   0.550000E-05 p>=YPi/d  
       5 GTB U    'GE              ' p*F&G=ZE  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 R9D<lX0%  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 #_y#sDfzh  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR qyv9]Q1  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 MVz=:2)J2  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 ),0_ C\  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 0/S|P1!b  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 mJRvC%  
       7 CTE   0.255000E-05 xn1  
       7 GTB U    'SILICON         ' WM NcPHcj  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 8I$B
^,N  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 W$ #FM$U  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR .MMFN}1O  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 !Sfy'v.  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR x)l}d3   
     END Ek(. ["  
_KC)f'Cx  
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 qI\qpWS\  
$[5ihV$u  
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： KOGbC`TN<  
4.7OX&L'G  
    CHG $q]((@i.  
    ALPHA A6061 Rv ?Go2  
    END 5Tluxt71  
:pcKww|V  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： -X5rGp++  
/]2-I_WB  
    THERM mZ3i#a4  
    ATS 100 2   ！将100℃时镜头副本放到ACON2中，所有参数随温度变化而改变 mb~w .~%  
    END Oyhl*`-*t  
Sx+.<]t2A  
:.f =>s]  
OaRtGJnR  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 P!'Sx;C^f  
5WgdgDb@L  
有一种简单的方法来判断光线的轴向位移可能会带来什么变化。首先，单击按钮在ACON 2中创建一个检查点。 现在打开WorkSheet（单击按钮），然后单击PAD选择表面4。 我们猜测该空气间隔的变化可能会改变焦点位置。 实际上，所需的变化量应该非常小，因此将速度滑块滑到底部附近，然后将“间距”滑块向右滑动，如图所示。 ug0[*#|Y  
LF* 7;a  
R<lj$_72Q  
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。 q3JoU/Sf  
>3s9vdUp4h  
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。 r<cyxR~  
ZdeRLX  
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： rBa <s  
D{I^_~-\5  
    THERM ]H0BUg  
    COE 1 STYRENE I \zM\^S>]  
    TCHANGE 1 z"bgtlfb8  
    5 [tym~ZZ]_m  
    ATS 100 2 j!GJ$yd=-6  
    END X+;Ivx  
\ F#mwl,>"  
我们运行这个程序，ACON 2确实发生了变化。现在的诀窍是找到外套管和内套管的长度，以便按照我们的意愿进行最佳补偿。对于此任务，我们使用优化程序。这是我们的MACro： HE(|x1C)j  
Yv }G"-=  
    ACON 1 frbKi _1  
    PANT > xkl7D  
    VY 4 TH 1000 -1000 zM"OateA  
    VY 5 TH 1000 -1000 JDfkm+}uY  
    END )Y}t~ Zfx  
bPEf2Z G4  
    AANT )+RTA y[k  
    ACON 1 qEPvV  
    M 0 1 A DELF /cF 6{0XS9  
    M 8.103249 1 A P YA 1 ^'!]|^  
DxR__  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 Pe8WBr;`  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 wO&`3Q3~$  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 Z0g3> iItM  
Ac'[(  
    ACON 2 Re-~C[zwT  
    M 0 1 A DELF *Uie{^p?  
I!&|L0Qq  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   \{@s@VBx[  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 wV-1B\m  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 >(S4h}^
I  
    END no`c[XY  
/"+YE&>\  
    SNAP f9u^/QVS&  
    SYNO 20 MULTI <uDEDb1|l  
h 1G`z  
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。 J*$u  
>Lp^QP1gU  
我们已经为TH变量输入了确定的限制，因为程序不会让正TH变为负数。为了保持放大率不变，我们为主光线的YA添加了一个目标。您可以参考用户手册，以获得有关此功能的完整。 W&ya_iP~C  
EGL1[7It`  
SYNOPSYS™ 现已更新至 2023 最新版本，扫码添加工作人员可申请免费试用。 \c3zK|^  
a_XM2dc%  
\.y|=Ql_u  
2%U)y;$m2  
)QEvV:\  
u[9i>
7}9  
W#87T_7T[