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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。 g2Pa-}{  
USBU?WDt  
:f<:>"<  
/4x3dwXW@  
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:  <sdC#j  
~1e?9D  
    RLE ZH6#(;b  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 J*HZ=6L  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' 6aC'\8{h  
     LOG      124 \/=w \Tj  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 '?7?"v  
     APS               1 Qb "\j  
     UNITS MM   G-FeDP  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 o2p;$W4`  
     MARGIN       1.270000 fePt[U)2  
     BEVEL       0.254001 #r{`Iv ?nn  
       0 AIR )Pr*\<Cld  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 2Lravb3  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 *\W *,D.I  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 Z*r;"WHB  
       1 CTE   0.255000E-05 D9.H<.|36  
       1 GTB U    'SILICON         ' E(t:F^z&D  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 Iu(j"b#  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 w.v yEU^  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR ynkPI6o  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 Wp5w}8g  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 :yPA6O 4  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 MZ9{*y[z  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 FUy!j|W6f  
       3 CTE   0.550000E-05 P|M#S9^]  
       3 GTB U    'GE              ' :.xdG>\n3  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 x.gRTR`7(  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 8Ter]0M&  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR (y^[k {#  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 HI+87f_Q  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 'dTJE--@  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 sf""]c$  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 R.ZC|bPiD  
       5 CTE   0.550000E-05 0LQ|J(u  
       5 GTB U    'GE              ' >|Xy'ZR  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 BgPwIK x  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 JQ9JWu%a  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR :i{$p00 G  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 mn5mdrv3WZ  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 =2sj$  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 (<.uvq61  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 RDFOUqS  
       7 CTE   0.255000E-05 W PDL$y  
       7 GTB U    'SILICON         ' qRV5qN2{XY  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 Os1o!w:m5  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 8[2.HM$Y  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR o>3g<- ul  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 _6Ex}`fyJ  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR WziX1%0$n  
     END Kr;7~`$[  
+i %,+3#6  
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 m\h. sg&  
F0&BEJBkU  
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: ^;KL`  
~c;D@.e\  
    CHG u0 & aw  
    ALPHA A6061 , [ogh  
    END aWtyY[=  
c= f _  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro: /CXrxeo  
S7/0B4[  
    THERM wF@mHv  
    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 /Dh[lgF0C  
    END 9!aQ@ J^  
4^? J BpBZ  
rXortK#\%  
t&GjW6]W  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 muD7+rn?&  
d&!ZCq#_e  
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~?_5lv\s  
=K#12TRf  
8ec6J*b  
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。 #fF~6wopV  
nWrkn m  
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。 k!%[W,*  
.H.#W1`  
G:n,u$2a<  
现在我们必须告诉程序,从表面5到表面6的膨胀系数与默认的铝的热膨胀系数不同。关闭WS并创建一个新的THERM文件: z j[/~ I  
d|nJp-%V  
    THERM 7<'4WHi;@s  
    COE 1 STYRENE |~6X: M61  
    TCHANGE 1 <Z8I#IPl  
    5 ;k<n}shD  
    ATS 100 2 Hl@)j   
    END Z(' iZ'55F  
3IrmDT  
我们运行这个程序,ACON 2确实发生了变化。现在的诀窍是找到外套管和内套管的长度,以便按照我们的意愿进行最佳补偿。对于此任务,我们使用优化程序。这是我们的MACro: RsY7F;  
~Sr`Tlp  
    ACON 1 W~TT`%[  
    PANT >o#5tNm  
    VY 4 TH 1000 -1000 3EM=6\#q  
    VY 5 TH 1000 -1000 NlBnV  
    END yNw YP%"y  
(A6 -9g>  
    AANT yAge2m]<B  
    ACON 1 =h`yc$ A(2  
    M 0 1 A DELF QasUgZ  
    M 8.103249 1 A P YA 1 aNqhxvwf  
T8ga)BA  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 S\qYw(G  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 kF09t5Lr  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 oZ)\Ya=  
#$<7  
    ACON 2 |{KZ<  
    M 0 1 A DELF kJ;fA|(I  
1T{A(<:o$  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   n1X.]|6'  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 rv(Qz|K@  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 7~t,Pt)  
    END :/Zy=F9:  
S 1%/ee3  
    SNAP rA/jNX@S  
    SYNO 20 MULTI :r<uH6x|  
[OH9/ "  
LX4*3c|i,  
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。 ews4qP  
IX!Q X  
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。 1^bI9 /  
$1Lm=2;U  
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。 g;bfi{8s_  
4t(V)1+  
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