无热化红外望远镜:SYNOPSYS 光学设计软件

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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：

sq_:U_tJ
    ID  FOUR  ELEMENT  INFRARED  OBJECTIVE y^Lw7
    WAVL  4.000000  3.250000  2.500000 &ly[mBP~
    APS                1 8~i@7~ J
    UNITS  MM M<"D!h9YP
    OBB  0.000000   3.00000   30.00000   0.00000   0.00000   0.00000   30.00000 Z=|@76
    MARGIN      1.270000 Li2)~4p><
    BEVEL       0.254001 7@FB^[H:y
    0 AIR VsC]z, oV
    1 RAD   163.0500000000000   TH   4.50000000 T*IudxW
    1 N1  3.42403414  N2 3.42836910  N3 3.43782376 c nzPq\
    1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04  1.40000E+00  7.50000E+00  1.60000E+01 -AX3Rnv^!
    1 CTE    0.255000E-05 .<.qRq-
    1 GTB  U      'SILICON ' jhLh~. 8
    1 EFILE  EX1    31.417334   31.417334   31.671335   0.000000 $sJn: 8z
    1 EFILE  EX2    31.014427   31.417334    0.000000 RA6D dqT~
    2 RAD    255.4500000000000   TH   5.55000000  AIR )~`zjVx_
    2 AIR Ssj'1[%
    2 EFILE  EX1    31.014427   31.417334    31.671335 jK=[
    3 RAD    -721.5000000000000   TH    3.60000000 gJ])A7O
    3 N1  4.02415626  N2  4.03741119  N3  4.06419029 ew(6;}+^/
    3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04  2.05000E+00  1.10000E+01  2.20000E+01 <LJ$GiU
    3 CTE    0.550000E-05 ;VuIQ*@m"
    3 GTB  U    'GE          ' i"'k|TGW^
    3 EFILE  EX1   30.633643   30.633643   30.887644    0.000000 ^!9b#Ja
    3 EFILE   EX2   30.633643   30.633643    0.000000 4g 1h:I/
    4 RAD     -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR j- A|\:
    4 AIR (\}IOCNS
    4 EFILE  EX1   30.633643   30.633643   30.887644 /a q%l]hQ@
    5 RAD     145.5000000000000    TH    3.15000000 [V2l&ZUni
    5 N1  4.02415626  N2  4.03741119  N3  4.06419029 EP[ gq
    5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04  2.05000E+00  1.10000E+01  2.20000E+01 g@QpqrT
    5 CTE    0.550000E-05 h2q]!01XP
    5 GTB  U  'GE           ' 9K49<u0O
    5 EFILE  EX1   27.236976   27.236976   27.490977  0.000000 d>%_<pw
    5 EFILE  EX2   26.712556   27.236976     0.000000 1$^{Uma
    6 RAD    120.4500000000000  TH    13.20000000 AIR 3EyN"Lvp{o
    6 AIR E8xXr>j>#
    6 EFILE  EX1   26.712556   27.236976   27.490977 0XYxMN)
    7 RAD    255.0000000000000   TH    4.50000000 DbcKKgPn(9
    7 N1  3.42403414  N2  3.42836910  N3  3.43782376 +|.#<]GA
    7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04  1.40000E+00  7.50000E+00  1.60000E+01 `drvu?F
    7 CTE    0.255000E-05 x!< C0N>?z
    7 GTB U       'SILICON        ' 4MM#\
    7 EFILE  EX1   27.355510   27.355510   27.609511  0.000000 z+4R[+[
    7 EFILE  EX2   27.165926   27.355510    0.000000 B0Z@ Cf
    8 RAD 2025.0000000000000 TH 107.272545 AIR _ehU:3L`s
    8 AIR =3"Nn4Z
    8 EFILE  EX1   27.165926   27.355510   27.609511 j.z#fU
    9 RAD     -405.0000000000000   TH   0.00000000 AIR yR`-rJb V
    9 AIR 1kpI?Plki
    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。

Bq!P.%6p4
    SYNOPSYS AI>THERM TEST ;7hf'k
a%AU9?/q#
    WARNING -- NO DEFAULT CTE HAS BEEN ASSIGNED TO AIRSPACES v}!,4,]:&
    ALL GLASSES IN THIS LENS HAVE BEEN ASSIGNED THERMAL-INDEX COEFFICIENTS PXkPC%j
    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：

8\yH7H
    CHG $Ec;w~e
    ALPHA A6061 I@hC$o
    END

现在我们可以激活热追踪。我们创建并运行一个新的MACro：

=Xp3UNXg
    HERM s8tI_h
    ATS 100 2 qYpHH!!C=
    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：

wHAh6lm
    THERM VC.r
    COE 1 STYRENE }x%"Oq|2]x
    TCHANGE 1 ]-R8W/fDn
    5 (Q@m;i>
    ATS 100 2 Pd3t~1TaW
    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：

x$Lt?'
    ACON 1 9/nL3U@i1
    PANT sG\=_-"v(
    VY  4  TH 1000 -1000 =U^B,q
    VY  5  TH 1000 -1000 L\b$1U!i
    END \,?yj
&Zf@vD
    AANT AD8~
    ACON 1 g'mkhF(
    M  0  1  A  DELF x.d9mjLN8m
    M  8.103249  1  A  P  YA  1 h IGa);g
r"0nUf*og:
    GSO  0.5  5.332000  3  M  0 au GN~"n^
    GNO  0.5  1  3  M  0.5 VB[R!S=
    GNO  0.5  1  3  M  1.0 2[WQq)\
6/GhQ/T%D
    ACON 2 8x+K4B"oe
    M  0  1  A  DELF oXGf#>keg
OnG!5b
    GSO  0.5  5.332000  3  M  0 Wve ^2lkoK
    GNO  0.5  1 3  M  0.5 ZI5UQH/
    GNO  0.5  1 3  M  1.0 7C&`i}/t
    END b?r0n]
bi,%QZZ
    SNAP q6osRK*20
    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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