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    [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]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-08-09
    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。 JuD$CHg;#  
    yQ3*~d~U|L  
    qZ8 V/  
    Q.dHg7+D  
    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: QvF UFawN  
    7T)J{:+0!|  
        RLE G#~6a%VW  
        ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 t\p_QWnF  
         FNAME 'X11.RLE                                           ' 1 ^k#g,  
         LOG      124 ZV=)`E`I|  
         WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 OFtAT@ =O  
         APS               1 Hsoe?kUHF  
         UNITS MM   wJb\Q  
         OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 1HBdIWhHv.  
         MARGIN       1.270000 4/rd r80  
         BEVEL       0.254001 jq4{UW'  
           0 AIR l*l(QvN_  
           1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 ~TGk`cAM>  
           1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 Q>FuNdUk  
           1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 I'_.U]An  
           1 CTE   0.255000E-05 9bpY>ze  
           1 GTB U    'SILICON         ' /y \KLa  
           1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 & q(D90w.  
           1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 Q\>Kd N{  
           2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR ZA;wv+hF=  
           2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 [}/\W`C  
           3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 igV4nL  
           3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 #hBDOXHPf  
           3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 ={a8=E!;  
           3 CTE   0.550000E-05 CENA!WWQ  
           3 GTB U    'GE              ' FL 5tIfV+  
           3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 hE-u9i  
           3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 }tIIA"dZ  
           4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR d45JT?qg&  
           4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 O1nfz>L`  
           5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 ,UdTUw~F  
           5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 IEB|Y  
           5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 d.7pc P  
           5 CTE   0.550000E-05 Z'%k`F  
           5 GTB U    'GE              ' .<|7BHL  
           5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 4g.y$  
           5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 >^@/Ba$h  
           6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR "[.adiw  
           6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 #_tixg  
           7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 CbJ ]}Z  
           7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 h5bQ  
           7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 PZQb.QAn  
           7 CTE   0.255000E-05 3 *o l  
           7 GTB U    'SILICON         ' O;qerE?i`  
           7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 B_k[N}|zD  
           7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 _fH.#C  
           8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR J`ia6fy.I  
           8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 A22h+8yG  
           9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR ( _ZOUMe  
         END rZDmZm?=  
    Ld[zOx  
    镜头须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。我们运行THERM程序,首先测试是否所有需要的系数都存在。在命令窗口输入THERM TEST -vXX u;frt  
    N U*6MT4  
    这个镜头未为空气间隔分配系数。我们用CHG文件来处理问题,分配铝型6061的系数: 5PPV`7Xm9  
    c}II"P  
        CHG 7P`|wNq  
        ALPHA A6061 05zBB  
        END CQo<}}-o  
    +8FlDiP  
    现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro: `0tzQ>ZQq  
    -E4e8'P;5  
        THERM d/8I&{.  
        ATS 100 2   !将100℃时镜头副本放到ACON2中,所有参数随温度变化而改变 @)>9l&  
        END HR55|`]  
    eI@LVi6<b  
    ).TQYrs  
    C?e1 a9r  
    镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 C@` eYi  
    +$:bzo_u  
    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。 k0{5)Su"xr  
    ZM/*cA!"  
    SU.T0>w  
    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。 (~P b,Q  
    ( w(GJ/g  
    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。 LYPjdp2>"o  
    AF4:v<EN  
    uI7 d?s  
    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: $UMxO`F  
    }g:y!p k  
        THERM H/>86GG  
        COE 1 STYRENE $srb!&~_>  
        TCHANGE 1 K.?~@5%  
        5 +(iM]L$Fw%  
        ATS 100 2 ,v$gWA!l  
        END U+t|wK  
    ]Cpd`}'  
    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: *hVW >{a  
    jN:!V t  
        ACON 1 G\S\Qe{P~  
        PANT %  (R10G  
        VY 4 TH 1000 -1000 |?n=~21"1O  
        VY 5 TH 1000 -1000 jk2h"):B>  
        END . KJ EA #  
    5|!x0H;  
        AANT UXVjRY`M.\  
        ACON 1 M7 &u_Cn?  
        M 0 1 A DELF a;J{'PHu  
        M 8.103249 1 A P YA 1 i $H aE)qZ  
    je1f\N45  
        GSO 0.5 5.332000 3 M 0 wkK61a h6  
        GNO 0.5 1 3 M 0.5 [H5TtsQ[  
        GNO 0.5 1 3 M 1.0 sw{,l"]<  
    \TS t  
        ACON 2 +2!J3{[J  
        M 0 1 A DELF w?6"`Mo  
    ,.tv#j|A  
        GSO 0.5 5.332000 3 M 0   z5PFppSQ  
        GNO 0.5 1 3 M 0.5 n*G[ZW*Uc  
        GNO 0.5 1 3 M 1.0 &K5wCNX1  
        END jy`jxOoG~Z  
    TSXa#SKp  
        SNAP e0%?;w-TL  
        SYNO 20 MULTI vh3Xd\N  
    keNPlK%>  
    Qhb].V{utV  
    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。  *r Y6  
    ^'Wkb7L  
    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。 A2VN% dB  
    ^D8 YF  
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