[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。 \+iZdZD  
%fJ~3mu  
@IE.@1  
i>j(Dsv  
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： x<Ac\Cx  
A>9IE(C_  
    RLE ^55q~DP}>  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 $cSmubZK  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' Xd 5vNmQn  
     LOG      124 Q8h0:Q  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 SJ7-lben3  
     APS               1 k-jlYHsA  
     UNITS MM   o;[cApiQ,2  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 R+&{lc  
     MARGIN       1.270000 )x&4 Q=  
     BEVEL       0.254001 (F+]h]KSi  
       0 AIR q9gk:Jt  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 ,DIr&5>p2  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 Z,_EhEm  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 q;Rhx"x>T  
       1 CTE   0.255000E-05 p3Z[-2I  
       1 GTB U    'SILICON         ' `Lj'2LoER  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 WupONrH1e  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 -/ YY.F-  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR =WEWs4V5A  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 i|!D  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 Hfo/\\  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 .
VA'W16  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 bbG!Fg=qQ?  
       3 CTE   0.550000E-05 ],|
;  
       3 GTB U    'GE              ' Sp-M:,H3H  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 |Duf 3u  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 fn3D
oD+I  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR gR76g4|=;  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 3kW%,d*_  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 BJP^?FUd=,  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 undH{w=
 
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 R<Uu(-O-  
       5 CTE   0.550000E-05 CyKupJ.Fq  
       5 GTB U    'GE              ' N"Cd{3  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 lPA:ho/`:  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 zbZN-j#  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR 0?w
4  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 i*61i0  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 v$~ZT_"(
9  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 4c,{Js  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 )YPut.  
       7 CTE   0.255000E-05 #9/S2m2\YG  
       7 GTB U    'SILICON         ' 7J|eL yj  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 A 6j>KTU  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 a=r^?q'/  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR |>dqZ_)v  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 xlm:erP  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR w=x [=O  
     END 5 8n(fdE  
JL=s=9N;3  
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 +GlG.6  
8;fi1 "F;}  
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： Lw<%?F (  
_xdFQ  
    CHG W~?mr!`  
    ALPHA A6061 m%.7l8vT  
    END 9;L50q>s  
;|D8"D6]  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： /9<62F@zJ"  
9V?:!%J  
    THERM TIVrbO\!o  
    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 Lb0BmR%0  
    END *GC9o/  
OcZ8:`=%  
K)nn;j=  
&-(p~[|  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 ~Aoo\fN_U  
Qg5-I$0  
有一种简单的方法来判断光线的轴向位移可能会带来什么变化。首先，单击按钮在ACON 2中创建一个检查点。 现在打开WorkSheet（单击按钮），然后单击PAD选择表面4。 我们猜测该空气间隔的变化可能会改变焦点位置。 实际上，所需的变化量应该非常小，因此将速度滑块滑到底部附近，然后将“间距”滑块向右滑动，如图所示。 Sz0CP1WB  
Qe4"a*l-r  
T`K4nU#  
图像几乎汇聚在焦点上，并且改变非常小，从65.828变化到65.625。 现在我们必须找出一种方法，使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分，外套管从表面4向右延伸，经过下一个镜片，然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成，内部由塑料制成，则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 ='vkd=`Si  
;2Za]%'  
再次返回ACON 1，WorkSheet仍然打开，创建一个检查点并单击添加表面按钮。现在点击图中的透镜表面4和5之间的轴。插入虚拟表面。 Ir$:e*E>  
|YK4V(5x  
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： 4qg] oiT  
zf?U q  
    THERM ^<v]
x; 3  
    COE 1 STYRENE L<O"36R  
    TCHANGE 1 (db4.G+0  
    5 MzCZj  
    ATS 100 2 xYD.j~  
    END 4qmaL+Q  
O_[]+5.TX  
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： =(]||1.  
|emZZj  
    ACON 1 ZfSAXr "(  
    PANT /]hE?cmj  
    VY 4 TH 1000 -1000 p'YNj3&u  
    VY 5 TH 1000 -1000 f}?q  
    END I;3Uzv  
D",~?  
    AANT <"}WpT  
    ACON 1 >n6yKcjY]  
    M 0 1 A DELF SAtK 'Jx[  
    M 8.103249 1 A P YA 1 6),VN>j  
VQ'DNv| 9  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 93fClF|@  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 mFeoeI,Jv  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 ZY{zFg9  
-?PX
j)<  
    ACON 2 d ~3GEK  
    M 0 1 A DELF c(!8L\69V}  
}q<%![%  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   #`b5kqQm  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 2kQa3Pan  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 q3$;lLsb;j  
    END 7) e
#b  
@Sd l~'"  
    SNAP b8TwV_&|X  
    SYNO 20 MULTI rhvTV(Bz  
sN9 SuQ  
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。 \<4Hp_2?  
pi?[jU[Tn  
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。 q+}
Er*r  
QP0[  
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。
wC4:OJ[d  
Fmu
x#}Z  
0F|DD8tHR  
'k9dN \ev  
*d;D~"E<@  
l1wYN,rv  
Ss c3uo0