[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。 *7nlel  
U|uvSJ)X  
Jmf&&)p  
vov"60K  
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： xO'1|b^&  
+x-n,!(  
    RLE o9<jj>R;  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 u <%,Ql  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' \.9-:\'(  
     LOG      124 OY51~#BF  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 9@Cqg5Kx'  
     APS               1 }Wn6r_:  
     UNITS MM   -_%n\#  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 ]. IUQ*4t  
     MARGIN       1.270000 n$a
xqvG  
     BEVEL       0.254001 $0AN5 |`g\  
       0 AIR X[(u]h`  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 g.s~Ph-G  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 kRTT ~  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 .?<,J  
       1 CTE   0.255000E-05 T,!?+#  
       1 GTB U    'SILICON         ' ZxwI< T:&  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 <nvz*s  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 2
Af1-z^^K  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR =Mc*~[D/  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 b=wc-nA  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 TF^Rh4  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 2Rc#{A  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 ;xN4L  
       3 CTE   0.550000E-05 ,l_"%xYx  
       3 GTB U    'GE              ' ~N;kF.q&>&  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 ol^OvG:TQ  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 sPyq.oG  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR [W,Ej  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 2>Xgo%  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 }:])1!a  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 MXh0a@*]  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 rUc2'Ct  
       5 CTE   0.550000E-05 +4Aj/$%[q  
       5 GTB U    'GE              ' .D(H@3qA@  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 mp*&{[XoVC  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 08n2TL;EsX  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR V8@VR`!'  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 eGkB#.+J!  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 :XC~G&HuF6  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 >gRb.-{ux  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 s/"&k  
       7 CTE   0.255000E-05 M+j V`J!  
       7 GTB U    'SILICON         ' w[YiH $  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 y-6k<RN
 
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 lD)ZMaaS3  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR -N $4\yp  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 ~_6~Fi  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR |L[/]@|  
     END L{1MyR7`I+  
6|:K1bI)  
镜头须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。我们运行THERM程序，首先测试是否所有需要的系数都存在。在命令窗口输入THERM TEST 2n+tc  
3V=wW{;x  
这个镜头未为空气间隔分配系数。我们用CHG文件来处理问题，分配铝型6061的系数： N iw~0"-V  
(SGX|,5X7  
    CHG ;O8'vp  
    ALPHA A6061 g]&7c:/  
    END q>|&u  
mO<1&{qMZ  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： 0RFBun{  
+*uaB  
    THERM SG\6qE~  
    ATS 100 2   ！将100℃时镜头副本放到ACON2中，所有参数随温度变化而改变 M`V<`  
    END K}|zKTh:?  
&A}hx\_T  
\MqOHM.[  
IC"Z.'Ph  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。  )OHGg  
BSH2Kq  
有一种简单的方法来判断光线的轴向位移可能会带来什么变化。首先，单击按钮在ACON 2中创建一个检查点。 现在打开WorkSheet（单击按钮），然后单击PAD选择表面4。 我们猜测该空气间隔的变化可能会改变焦点位置。 实际上，所需的变化量应该非常小，因此将速度滑块滑到底部附近，然后将“间距”滑块向右滑动，如图所示。 !,lk>j.V  
PH.g+u=v  
\uPyvA=  
图像几乎汇聚在焦点上，并且改变非常小，从65.828变化到65.625。 现在我们必须找出一种方法，使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分，外套管从表面4向右延伸，经过下一个镜片，然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成，内部由塑料制成，则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 OEw#;l4 C  
>piVi[`  
再次返回ACON 1，WorkSheet仍然打开，创建一个检查点并单击添加表面按钮。现在点击图中的透镜表面4和5之间的轴。插入虚拟表面。 :a/l9 m(  
xO[V>Ud  
现在我们必须告诉程序，从表面5到表面6的膨胀系数与默认的铝的热膨胀系数不同。关闭WS并创建一个新的THERM文件： Z_U4Yy'NNw  
HmiG%1+{A  
    THERM J6J">  
    COE 1 STYRENE `=V p 0tPI  
    TCHANGE 1 GXaPfC0-y  
    5 &%]v0QK  
    ATS 100 2 nuH=pIq6x  
    END mW2D"-s  
e@Mg9VwDc  
我们运行这个程序，ACON 2确实发生了变化。现在的诀窍是找到外套管和内套管的长度，以便按照我们的意愿进行最佳补偿。对于此任务，我们使用优化程序。这是我们的MACro： d.|*sZ&3p  
_h+7KK  
    ACON 1 EHy15RL  
    PANT QJ&]4*>a  
    VY 4 TH 1000 -1000 H#i,Ve'  
    VY 5 TH 1000 -1000 Lk)I;;  
    END ~&?57Sw*m  
k%3)J"|/  
    AANT -T}r$A  
    ACON 1 `dw">z,  
    M 0 1 A DELF !Q WNHL  
    M 8.103249 1 A P YA 1 4> uNH5  
|}L=e.  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 wz1nV}  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 @0]w!q  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 XHxJzYMc  
BTD_j&+(  
    ACON 2 ep~+]7\  
    M 0 1 A DELF sj4\lpZ3h  
dG7d}0Ou'  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   c(uDkX  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 (a0(ZOKH  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 K\wu9z8M  
    END rrR"2WuGO  
r!1f>F*dt  
    SNAP KTt+}-vP^  
    SYNO 20 MULTI ]?)uYot  
BdMd\1eMw  
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。 *+zFsu4l  
pfu"vo(t_  
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。 iZ>P>x\  
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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。 .71ZeLv*  
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