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小火龙果 2023-08-09 09:41

SYNOPSYS 光学设计软件课程三十五:无热化红外望远镜

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。 */h 9"B  
N`GwL aF  
@^jLYu|W  
4!RI2?4V  
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: 8Nq Iz  
*:\9 T#h  
    RLE dM;WG;8e  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 +?g,&NE  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' 4Tw1gas.  
     LOG      124 5oyMR_yl  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 7^e}|l  
     APS               1 #)eJz1~  
     UNITS MM   Z8_gI[Zn  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 g<5Pc,  
     MARGIN       1.270000 +}Wo=R}  
     BEVEL       0.254001 >$9yQ9&|  
       0 AIR |(8h:g  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 u5B/Em7,0  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 u:kY4T+Z  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 ![C $H5  
       1 CTE   0.255000E-05 OmuZ 0@ .  
       1 GTB U    'SILICON         ' cr;`0  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 !d@`r1t  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 8$olP:d  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR 5"]2@@b4  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 oYM3$.{E  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 SJr:  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 &_^<B7aC'k  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 I,uu>-  
       3 CTE   0.550000E-05 6M|%nBN$|  
       3 GTB U    'GE              ' kO>{<$  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 dNt|"9~&  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 -k{R<L  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR \r9%;?f  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 +Y[+2=lO  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 +W4g:bB1  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 p&27|1pZm  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 #al^Uqd  
       5 CTE   0.550000E-05 oU5mrS.7M!  
       5 GTB U    'GE              ' LX&P]{q KS  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 N!~NQ-Re'  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 1/BMs0 =  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR \Y 4Z Q"0Q  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 *[YN|  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 SX,z J`"  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 Kn\(Xd.>  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 *G=AhH$t  
       7 CTE   0.255000E-05 K)@Buu&,p  
       7 GTB U    'SILICON         ' ]vFmY  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 I]$d,N!.  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 [SvwJIJJ  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR !r <|F  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 %lmRe(M  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR KYW1<Wcp  
     END 8;NO>L/J]i  
3dphS ^X  
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 E e&$9 )t  
c[7qnSH  
这个镜头未为空气间隔分配系数。我们用CHG文件来处理问题,分配铝型6061的系数: _4]dPk#^  
wQ^a2$Z  
    CHG :W.(,65c  
    ALPHA A6061 mjHY-lK  
    END yBiwYk6  
ge8zh/`  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro: N9<eU!4>  
bm.H0rHR4  
    THERM YPEd XU8}  
    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 N8vl< Mq  
    END KJfyh=AD(  
'wt|buu-H  
6iWuBsal  
VA.1J BQ  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 WG{/I/bJ_  
#!Fs[A5%  
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。 N-]n>E  
|L&V-f&K  
q4N$.hpb  
图像几乎汇聚在焦点上,并且改变非常小,从65.828变化到65.625。 现在我们必须找出一种方法,使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分,外套管从表面4向右延伸,经过下一个镜片,然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成,内部由塑料制成,则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 KA#-X2U/  
<|iU+.j\  
再次返回ACON 1,WorkSheet仍然打开,创建一个检查点并单击添加表面按钮。现在点击图中的透镜表面4和5之间的轴。插入虚拟表面。 Akf9nT  
E>D@#I>  
0]~n8mB>  
现在我们必须告诉程序,从表面5到表面6的膨胀系数与默认的铝的热膨胀系数不同。关闭WS并创建一个新的THERM文件: ^S|^1  
Y."[k&P-  
    THERM R[;Z<K\Nn?  
    COE 1 STYRENE ^B9wmxe  
    TCHANGE 1 Fu/CX4R_|  
    5 { Se93o  
    ATS 100 2 9Ba<'wk/>"  
    END xWm'E2  
!c7Od )]  
我们运行这个程序,ACON 2确实发生了变化。现在的诀窍是找到外套管和内套管的长度,以便按照我们的意愿进行最佳补偿。对于此任务,我们使用优化程序。这是我们的MACro: \m!."~%  
~^*tIIOX  
    ACON 1 O 7sn>uO  
    PANT 2<|5zF  
    VY 4 TH 1000 -1000 `39U I7  
    VY 5 TH 1000 -1000 o_n.,=/cZ  
    END K3^2R-3:8  
2LdV=ifq2S  
    AANT Me>'QVr  
    ACON 1 m.*+0NG  
    M 0 1 A DELF t}nRWo  
    M 8.103249 1 A P YA 1 y=Hl~ev`9  
z4goa2@Z  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 !l|Qyk[  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 W8^gPW*c5  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 HChewrUAn  
"e"`Or  
    ACON 2 ^ytd~iK8  
    M 0 1 A DELF F t}tIP7  
 2~)]E#9  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   I}=}S"v  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 =DgD&_  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 /Kvb$]F+!  
    END QQ9Q[c  
P,wJ@8lv  
    SNAP e_TM#J(3  
    SYNO 20 MULTI slx^" BF^  
^:#%TCJ  
`uj`ixcR  
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。 WA/\x  
D-.>Dw:  
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。 ^cNP ?7g7  
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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。 a srkuAS  
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