[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。 @Jr@ fF}  
OQh4MN#$  
mI-9=6T_  
lIgA
c!q(  
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： HHg[6aw  
Hjc *WTu  
    RLE 03a<Cd/S  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 Gw?$.@L'I6  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' s?_H<u  
     LOG      124 n_Bi HMIU'  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 c^`(5}39v  
     APS               1 Yo[Pu< zR  
     UNITS MM   m$B)_WW  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 0p1~!X=I  
     MARGIN       1.270000 5FwVR3,  
     BEVEL       0.254001 L3y`*&e>  
       0 AIR 9hdz<eFL  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 HiTj-O  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 SX@zDuM  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 <F-W f
R  
       1 CTE   0.255000E-05 
_p\O!y  
       1 GTB U    'SILICON         ' P%Tffsl  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 zoHFTD4 g  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 o1)8?h  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR `rZS\A  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 :V^|}C#  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 zM!2JC  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 QT7PCHP  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 x$=""?dd  
       3 CTE   0.550000E-05 Z^r? MX/  
       3 GTB U    'GE              ' q1vsvL9Q  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 1cY,)Z%l #  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 &~#y-o"  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR #Hi$squJ  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 /'Q2TLy=  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 j|2s./!Qg  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 )jHH-=JM  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 Or,W2  
       5 CTE   0.550000E-05 \cW9"e'  
       5 GTB U    'GE              ' U['|t<^uf  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 fe!{vrS  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 )T!3du:M  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR D);w)`  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 m+9~f_}  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 C7xmk;c w  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 #D|n6[Y'.t  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 G'f
5MP1  
       7 CTE   0.255000E-05 ;cp,d~mrf  
       7 GTB U    'SILICON         ' D%!GY1wdn  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 %#iu  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 'rDai[  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR D2MWrX  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 }-H)jN^  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR f&NXWo/  
     END W+u-M>Cj6  
.vWwYG  
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 MyaJhA6c  
1AAOg+Y@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： WWG+0jQ9  
eq,`T;  
    CHG aKC,{}f$m  
    ALPHA A6061 %hCd*[Z}j  
    END G*%:"qleT$  
(qdvvu#E  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： @23~)uiZa  
5Sx.'o$  
    THERM 'e:(61_  
    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 MkX=34oc^  
    END !8OgaMngzF  
]..7t|^b&  
3H,?ZFFGz  
dq^vK
  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 )%vnl~i!  
W.Z`kH *B  
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。 ,yH\nqEz  
9A ?)n<3d  
\h5!u1{L  
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。 4}F~h  
j9~lf  
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。 52t6_!y+V  
QJ2D C  
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： I'0{Q`}  
?}"39n  
    THERM Fx )BMP  
    COE 1 STYRENE M.\V/OX  
    TCHANGE 1 OTzuOP8  
    5 3@\J#mR  
    ATS 100 2 <h%I-e6  
    END wEC,Mbn  
uYC1}Y5N  
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： pD;fFLvN  
q5{h@}|M  
    ACON 1 Go(Td++HS  
    PANT i>e?$H,/  
    VY 4 TH 1000 -1000 bX>R9i$  
    VY 5 TH 1000 -1000 vwAtX($  
    END a'(B}B=h  
v?_L_{x;W  
    AANT G_<4% HM  
    ACON 1 X}H?*'-  
    M 0 1 A DELF Q2[;H!"  
    M 8.103249 1 A P YA 1 vUhgM'  
xJ9aFpTC  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 Up5|tx7  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 2P^x'I  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 \P7<q,OGS  
3,-[lG@o  
    ACON 2 quRTA"!E  
    M 0 1 A DELF 1>Q4&1Vn  
)+|Y;zC9  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   ty'/i!/\  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 Kr;;aT0P  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 Xyr'rm5+b  
    END 0o!mlaU#  
j4I ~  
    SNAP d,toUI  
    SYNO 20 MULTI .y<u+)  
/36gf  
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。 zd/kr  
K&eT*JW>  
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。 E+lr{~  
W/g_XQ  
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。 Da8 |eN}   
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