[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。 J:dF^3Y  
$"0t1  
ji?0;2Y  
,w; ~R4x  
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： iN8?~T}w  
^_9 ^iL  
    RLE qe4hNFq  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 "5 PP<A,F(  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' %eGxQDIXg  
     LOG      124 e &^BPzg  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 m8n!<_NFt(  
     APS               1 H/Cv?GJF  
     UNITS MM   bM;yXgorU  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 pRx^O F(3  
     MARGIN       1.270000 @;qC% +^  
     BEVEL       0.254001 !CtY.Lp  
       0 AIR {R `IA|T#k  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 Wy@Z)z?  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 /D`M?nD7  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 E:V&:9aQ@  
       1 CTE   0.255000E-05 @g9j+DcU  
       1 GTB U    'SILICON         ' X
_C9Z  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 N#@xo)-H  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 \3n{%\_  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR Kv:UQdnU[  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 z{d],M  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 33J}AK^FE  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 Xx[ LK  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 x5v^@_: jr  
       3 CTE   0.550000E-05 <4bv=++pS  
       3 GTB U    'GE              ' K~<pD:s  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 Qc;`nck  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 _DMj)enH"  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR P{)H7B>  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 SW(7!`  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 7IBm(#  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 cCFSPT2fq[  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 O}NR{B0B3&  
       5 CTE   0.550000E-05 S+ymdZ)xZ`  
       5 GTB U    'GE              ' -))>7skc  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 IE$x2==)  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 EAF<PMb  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR TSdjX]Kf  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 daWmF  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 |(}uagfrd  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 Yk(OVl T  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 ' :g8a=L  
       7 CTE   0.255000E-05 (6u<w#u  
       7 GTB U    'SILICON         ' G(JvAe]r  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 .!KlN%As  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 }E]`ly<Z  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR reM%GU  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 Y((z9-`  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR DG8$zl5  
     END 6ecr]=Cv  
_8\Uukm  
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 n]ar\f  
-2v|d]3qG  
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： ijr*_=  
4@5rR~DQq  
    CHG wz.Il-sm  
    ALPHA A6061 PdMx6 Ab  
    END vMzR3@4e  
fB1JU1  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： on*?O O'  
TmKO/N@}  
    THERM jt"p Js'  
    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 ETH`.~%  
    END rNU,(htS  
LAwX9q`  
H b]   
s[n
OB0  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 8PXleAn  
oVoTnGNM6  
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。 ~#I1!y~`  
U(W#H|  
G8QJM0VpS  
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。 UbC)XiO  
m f4@g05  
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。 2r?g|< :  
]_d(YHYf  
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： IZJV6c
lM  
3(^9K2.s}  
    THERM kt[#@M!}  
    COE 1 STYRENE F!pUfF,&  
    TCHANGE 1 &^9f)xb  
    5 l3-KswU  
    ATS 100 2 3WPMS/  
    END (`3Bi]7  
X?>S24I"9  
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： {nryAXK  
}y=7r!{@  
    ACON 1 rRT9)wDa  
    PANT Ma-^
o<{  
    VY 4 TH 1000 -1000 'G-VhvMv  
    VY 5 TH 1000 -1000 )KXLL;]  
    END k B2+Tr  
B'
yN &3  
    AANT OMKEn!Wq  
    ACON 1 UY}lJHp0  
    M 0 1 A DELF VrF]X#\)  
    M 8.103249 1 A P YA 1 jq.@<<j|$  
YI%7#L7C  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 JFYeOmR+l  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 \hi{r@
k>}  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 ~JC``&6E=}  
gP/]05$e  
    ACON 2 (5km]`7z  
    M 0 1 A DELF {y<_S]0  
eWwSD#N#  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   %NeKDE  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 Hd;>k$B  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 HD=WHT&  
    END K\?vTgc(  
?)]sfJG  
    SNAP 50_%Tl[  
    SYNO 20 MULTI q#OLb"bTr  
!29 Rl`9
 
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。 mT!~;]RrF  
_;'}P2&Q  
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。 1ed#nB%  
c (\-7*En  
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。 <6(u%t0k5  
:dLS+cTC  
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kx'6FkZPIr  
&p=~=&g=  
c:=Z<0S;  
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