[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。 'f-8P  
U5ME`lN*`  
hj,yl&  
@7`=0;g  
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： >>%E?'9A  
|syvtS{  
    RLE qh#?a'  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 2x!cblo  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' jJyS^*.X  
     LOG      124 cf,^7,-`"  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 M`p[ Zq  
     APS               1 6)yi^v  
     UNITS MM   2:G/Oj h&]  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 11?d,6Jl  
     MARGIN       1.270000 $7*@TMX  
     BEVEL       0.254001 J~|:Q.Rt`  
       0 AIR _~bG[lX!  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 "2Q*-  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 W~j>&PK,?  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 YK>?;U+|  
       1 CTE   0.255000E-05 ..Bf-)w  
       1 GTB U    'SILICON         ' AmB*4p5b  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 RC!9@H5S#  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 t6Nkv;)>@  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR N#GMvU
#R  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 ',]^Qu`a  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 [r^WS;9n  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 ={\9-JJhE  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 }#2I/
dn  
       3 CTE   0.550000E-05 Q!{,^Qb  
       3 GTB U    'GE              ' \.YJs"<3  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 EbnV"]1  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 Y_/w}HB   
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR BHt9$$Z|  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 `JcWH_
[  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 0t%`jY~%  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 *g"Xhk  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 soh9Oedml-  
       5 CTE   0.550000E-05 cUr5x8<W).  
       5 GTB U    'GE              ' BG/RNem  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 mD7kOOMY  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 lBLL45%BIN  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR auAwZi/  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 UN|S!&C$  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 t**MthnW  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 +S@[1 N  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 gP`CQ0t  
       7 CTE   0.255000E-05 ~cSE 9ul  
       7 GTB U    'SILICON         ' b1EY6'R2  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 K_%gda|l+  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 oB+Ek~{z]  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR
|%@pjJ`3  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 Bi7&yS5V  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR Jk57| )/  
     END |eK^Yhy
m  
vf-8DB  
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 lsU`~3nr  
C?g<P0h  
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： EZ[e a<  
''}2JJU{  
    CHG ,8o Y(h  
    ALPHA A6061 "] ]aF1  
    END o\X|\nUk  
d$y?py  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： ;)z+dd#3  
lT_dzO  
    THERM B1TWOl?d{  
    ATS 100 2   ！将100℃时镜头副本放到ACON2中，所有参数随温度变化而改变 Qp+M5_  
    END M=4`^.Ocm  
T=':$(t  
M:oZk&cs  
/|@~:5R5H  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 ^GNL:D%6d  
c
G{  
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。 ,,;vG6^a  
;_m;:<  
:A5h<=[  
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。 cC9haxW  
P?+ VR=t  
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。 LeYI<a@n@$  
E
hq [4}  
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： A}i>ys  
_7 ^:1i~:.  
    THERM fDAT#nlyp  
    COE 1 STYRENE |k]fY*z(  
    TCHANGE 1 0B"_St}3D  
    5 <GSp%r  
    ATS 100 2 B^C5?  
    END YcW)D  
&}d5'IRT  
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： )\J~KB4  
t?Q  
    ACON 1 ( ;_AP.  
    PANT fvj  
    VY 4 TH 1000 -1000 *A0*.>@N  
    VY 5 TH 1000 -1000 y 7z)lBy\  
    END [Xww`OUsh  
x M{SFF  
    AANT t:n$9WB)  
    ACON 1 p,14'HS%@  
    M 0 1 A DELF PNH>LT^  
    M 8.103249 1 A P YA 1 omI"xx  
h$p}/A  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 ON"p^o>/_?  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 L$^
)QxH7  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 tg
7QX/KX  
!\\OMAf7  
    ACON 2 ,_@) IN  
    M 0 1 A DELF j|@8Vx
Z  
#I#_gjJkx  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   @_?Uowc8  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 @{ L|&Mk!  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 |][PbN D  
    END I(<Trn  
O;.DQ  
    SNAP $F6GCM3Cx  
    SYNO 20 MULTI @XVx{t;g2  
?O0,)hro  
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。 .2y
@@g  
3gv?rJV  
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。 <g64N  
-c#vWuLl  
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。 ?gCP"~  
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