无热化红外望远镜:SYNOPSYS 光学设计软件

b6(yyYdF
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会发生什么。我们从下面的镜头开始。

这是示例文件中的镜头X11，我们调整了最后一个空气间隔以改善焦点。以下是此示例的RLE文件：

V]2z5u_q
    ID  FOUR  ELEMENT  INFRARED  OBJECTIVE 8K/lpqw
    WAVL  4.000000  3.250000  2.500000 Ww~0k!8,t
    APS                1 z=U!D `]v
    UNITS  MM k|D!0^HE[
    OBB  0.000000   3.00000   30.00000   0.00000   0.00000   0.00000   30.00000 tQ67XAb
    MARGIN      1.270000 |"< I\Vs:
    BEVEL       0.254001 #wyS?FP-
    0 AIR XTJ>y@
    1 RAD   163.0500000000000   TH   4.50000000 '9gI=/29D
    1 N1  3.42403414  N2 3.42836910  N3 3.43782376 ~83P09\T%
    1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04  1.40000E+00  7.50000E+00  1.60000E+01 (r4\dp&
    1 CTE    0.255000E-05 ,d+mT^jN
    1 GTB  U      'SILICON ' ,L;vN6~
    1 EFILE  EX1    31.417334   31.417334   31.671335   0.000000 _<7FR:oBZ
    1 EFILE  EX2    31.014427   31.417334    0.000000 DPOPRi~
    2 RAD    255.4500000000000   TH   5.55000000  AIR v=>Gvl3&U
    2 AIR v(O.GhJ@
    2 EFILE  EX1    31.014427   31.417334    31.671335 =)8Ct
    3 RAD    -721.5000000000000   TH    3.60000000 ._Xtb,p{
    3 N1  4.02415626  N2  4.03741119  N3  4.06419029 wW4S@m
    3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04  2.05000E+00  1.10000E+01  2.20000E+01 qu%s 7+
    3 CTE    0.550000E-05 2'U9!.o
    3 GTB  U    'GE          ' i.]zq
    3 EFILE  EX1   30.633643   30.633643   30.887644    0.000000 V]}b3Y!(
    3 EFILE   EX2   30.633643   30.633643    0.000000 Kc0OLcu^d
    4 RAD     -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR 08a|]li
    4 AIR 3XtGi<u
    4 EFILE  EX1   30.633643   30.633643   30.887644 sh2bhv]
    5 RAD     145.5000000000000    TH    3.15000000 rE:>G]j6
    5 N1  4.02415626  N2  4.03741119  N3  4.06419029 eZi<C}z
    5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04  2.05000E+00  1.10000E+01  2.20000E+01 $@)d9u cd
    5 CTE    0.550000E-05 : 4WbDeR
    5 GTB  U  'GE           ' G m! ]
    5 EFILE  EX1   27.236976   27.236976   27.490977  0.000000 dk/*%a +
    5 EFILE  EX2   26.712556   27.236976     0.000000 }q W aE
    6 RAD    120.4500000000000  TH    13.20000000 AIR beE%%C]X
    6 AIR D$E9%'ir
    6 EFILE  EX1   26.712556   27.236976   27.490977 rR~X>+K
    7 RAD    255.0000000000000   TH    4.50000000 ;G]'}$`/q
    7 N1  3.42403414  N2  3.42836910  N3  3.43782376 ;g jp&g9Q
    7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04  1.40000E+00  7.50000E+00  1.60000E+01 p%1m&/`F
    7 CTE    0.255000E-05 ud D[hPJd
    7 GTB U       'SILICON        ' qGCg3u6
    7 EFILE  EX1   27.355510   27.355510   27.609511  0.000000 a7G2C oM8
    7 EFILE  EX2   27.165926   27.355510    0.000000 XD}_9p
    8 RAD 2025.0000000000000 TH 107.272545 AIR gUA}%YXe
    8 AIR Zd ,=
    8 EFILE  EX1   27.165926   27.355510   27.609511 1,'^BgI,
    9 RAD     -405.0000000000000   TH   0.00000000 AIR qhtAtP>i"
    9 AIR <v k$eB8EC
    END

让我们假设这个镜头必须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。现在的性能如何？为了找到答案，我们运行THERM程序，首先测试是否存在所有必需的系数。

wtS*w
    SYNOPSYS AI>THERM TEST {C6;$#7P
@0,dyg<$>
    WARNING -- NO DEFAULT CTE HAS BEEN ASSIGNED TO AIRSPACES cV,Dl`1r
    ALL GLASSES IN THIS LENS HAVE BEEN ASSIGNED THERMAL-INDEX COEFFICIENTS q)+n2FM
    SYNOPSYS AI>

实际上，这个镜头从未为空气间隔分配系数。我们用CHG文件解决了这个问题，分配铝型6061的系数：

W%K8HAP"
    CHG 8T )ELhTj
    ALPHA A6061 I>Fh*2
    END

现在我们可以激活热追踪。我们创建并运行一个新的MACro：

%nf=[f
    HERM '<S:|$$
    ATS 100 2 qXhf?x
    END

这将镜头的副本放在多重结构2中，所有参数也都随着温度从默认的20到100度的变化而变化，这是ACON 2现在的样子

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好处。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显示中的表面4。我们怀疑以下空气间隔的变化可能会改变焦点位置。实际上，所需的变化必须非常小，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。

实际上，图像几乎汇聚在焦点上，并且改变非常小，从65.7到65.577。我们越来越近了。现在我们必须找出一种方法，使元件3以那种方式随温度移动。有时可行的一个技巧是设计具有外套管的单元，外套管从表面4向右延伸，经过下一个元件，然后使用内套管返回中途并保持这些元件。如果外套管由铝制成，内部由塑料制成，则元件3的净运动将小于全铝套管的净运动。
再次返回ACON 1，WorkSheet仍然打开，创建一个检查点并单击Add Surface按钮

。现在点击表面4和5之间的透镜图中的轴。插入虚拟表面。

现在我们必须告诉程序，从5到6的膨胀系数与默认的铝不同。关闭WS并创建一个新的THERM文件：

|S`yXsg
    THERM bI6wE'h
    COE 1 STYRENE ULmdt
    TCHANGE 1 I} fcFL8
    5 FKnQwX.0
    ATS 100 2 oHd0 <TO
    END

我们运行这个，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：

{<4?o? 1g
    ACON 1 ]G~N+\8]U
    PANT J*KBG2+13
    VY  4  TH 1000 -1000 4eL54).1O
    VY  5  TH 1000 -1000 _XNR um4
    END yi-"hT`
rRrW
    AANT {&u7kWD|
    ACON 1 Qwo9>ClC
    M  0  1  A  DELF tSc>@Q_|
    M  8.103249  1  A  P  YA  1 UJ)M:~O
Yk@s"qm3
    GSO  0.5  5.332000  3  M  0 q=% C (
    GNO  0.5  1  3  M  0.5 qs1.@l("
    GNO  0.5  1  3  M  1.0 pXj/6+^
)LrCoI =|
    ACON 2 $0S#d@v}
    M  0  1  A  DELF vp75u93
)F#<)Evw
    GSO  0.5  5.332000  3  M  0 /Q>{YsRRB
    GNO  0.5  1 3  M  0.5 Fif^V
    GNO  0.5  1 3  M  1.0 ~eOj:H
    END m-S33PG{
-WBz]GW4r
    SNAP '[yqi1 &
    SYNO  20  MULTI

这将尝试在两个温度下保持系统聚焦并尝试同时保持图像质量。我们运行这个，现在ACON 2中的镜头比以前更好：

有一些图像质量下降，但在合理范围内，焦点仍然在应该的地方，即使温度变化。现在注意表面5的位置。这告诉你两个套管必须延伸到哪里以及它们应该连接的位置。不受温度影响并不困难。
一些评论是有条不紊的。我们已经为TH变量输入了清楚的限制，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。（有些变化可能会改变这种情况，我们必须小心。）我们还没有实现这些选项来解释是将镜头放在元件的左边还是右边，因为对于此示例，扩展被默认应用于正确的地方。是的，有时不受温度影响确实更复杂，您可以参考用户手册，以获得有关此强大功能可用于更艰难任务的选项的完整说明。

详情请咨询：sales@asdoptics.com 027-87582688

optics1210	2019-01-16 23:05
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