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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。 iZaI_\"__  
D"ND+*Q [X  
il:$sd  
)6|yb65ZUX  
这是示例镜头X11,我们调整了最后一个空气间隔来改善焦点。以下是此示例的RLE文件: Qj.l:9%  
`kZ@Zmj#  
    RLE l i0i"  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 &?*V0luP)  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' = c>Qx"Sw  
     LOG      124 oAPb*;}  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 /+\uqF8F  
     APS               1 5A sP5  
     UNITS MM   &Nczv"TM  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 V- Cv,8   
     MARGIN       1.270000 (UU(:/  
     BEVEL       0.254001 L:1^Kxg  
       0 AIR ;K!]4tfJ  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 rmE"rf  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 jF=gr$  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 -5I2ga  
       1 CTE   0.255000E-05 { T-'t/0e(  
       1 GTB U    'SILICON         ' * v75O7l  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 LAd\Tvms  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 ++V=s\d7  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR U2ZD]q  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 q^r#F#*1l  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 ? P( ZA  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 :&:JTa1cv  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 8"fD`jtQ  
       3 CTE   0.550000E-05 't6V:X  
       3 GTB U    'GE              ' d"6&AJ5a  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 )e a:Q?  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 h\PHK C2  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR )w0AC"2O~  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 Er+nk`UR_  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 Kwg4sr5"D  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 m<0&~rg   
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 #1c_evH  
       5 CTE   0.550000E-05 uwjGDw  
       5 GTB U    'GE              ' rxy&spX  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 p\JfFfC  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 T)Y=zIQ1]7  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR Oh'Y0_oB>  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 o]p|-<I Q  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 4( 1(e  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 Xt#4/>dlR  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 ;uW}`Q<  
       7 CTE   0.255000E-05 S p^9& ^  
       7 GTB U    'SILICON         ' 9\]^|?zQ`  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 U)o$WH.b  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 l?Fb ='#  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR 1f8GW  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 QCX8IIHG  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR j'BMAn ?  
     END TH$N5w%  
$.GOZqMs  
镜头须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。我们运行THERM程序,首先测试是否所有需要的系数都存在。在命令窗口输入THERM TEST ;\\@q"n%<  
]- 4QNc=  
这个镜头未为空气间隔分配系数。我们用CHG文件来处理问题,分配铝型6061的系数: R hvfC5Hq  
k:#P|z$UD  
    CHG V`7FKL@"  
    ALPHA A6061 ]f_6 '|5 A  
    END {FG|\nPw  
K!]1oy'V  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro: 6'RrQc=q  
=@8H"&y`  
    THERM aN $}?  
    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 h?FmBK'BAd  
    END ty*@7g0k  
X0M1(BJgGo  
A^2Uzmzl?  
qg}O/K  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 ^+m+zd_  
`p7&> BOA  
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。 I~9hx*!%%  
~DsECnD  
Kbb78S30  
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。 `QUy;%+  
zKsz*xv6b  
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。 4|`Bq}sjZf  
_+^ 2^TW  
Z+StB15  
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: DVkB$2]  
{M?vBg R\B  
    THERM a /:@"&Y  
    COE 1 STYRENE ~35U]s@v  
    TCHANGE 1 n]u<!.X  
    5 6"D/xV3Z  
    ATS 100 2 =Odv8yhn  
    END )5.C]4jol  
 ^_%kE%I  
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: + \{&2a?  
JB&\i#  
    ACON 1 2"d!(J6}K  
    PANT k~|-gf FP  
    VY 4 TH 1000 -1000 Izv+i*(dl  
    VY 5 TH 1000 -1000 bC3 F  
    END 6O22P?v  
5&e<#"  
    AANT A;O~#Chvd  
    ACON 1 Cua%1]"4w  
    M 0 1 A DELF KPpHwcYxT  
    M 8.103249 1 A P YA 1 fI7j):h;  
$\"9<o|h  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 "sKa`WN}  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 W},b{NT  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 vi)%$~  
@YH+c G|  
    ACON 2 .y&QqxiE  
    M 0 1 A DELF <soz#}e  
LsM7hLy  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   {q3H5csFq  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 /LM4- S  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 &l?+3$q  
    END \Fe_rh  
Y=T'WNaL)0  
    SNAP \@;\t7~  
    SYNO 20 MULTI 3s>'hn  
& ``d  
x#N-&baS  
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。 .Xdj(_&  
o|j*t7  
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。 zj|/ CxV  
f N "tA  
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。 yt+}K)Hz  
X{g%kf,D=  
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