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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。 $cg cX  
9YGY,s x  
4M T 7`sr  
/wv0i3_e  
这是示例镜头X11,我们调整了最后一个空气间隔来改善焦点。以下是此示例的RLE文件: '"Nr,vQo  
A}!J$V:w]  
    RLE d-%hjy3N  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 y`Z\N   
     FNAME 'X11.RLE                                           '  !u hT  
     LOG      124 #9s,# }  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 W*G<X.Hf  
     APS               1 Ort(AfW  
     UNITS MM   OrW  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 \7_y%HR  
     MARGIN       1.270000 n"8Yv~v*2j  
     BEVEL       0.254001 3g B7g'U  
       0 AIR QV8g#&z  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 "  1tH  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 IGgL7^MF  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 XP}<N&j  
       1 CTE   0.255000E-05 }0 ?3:A  
       1 GTB U    'SILICON         ' }B^tL$k  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 |BYRe1l6l  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 @9:uqsL  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR |[lKY+26:{  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 (?];VG  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 (At$3b6  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 8,|kao:  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 bd`P0f?  
       3 CTE   0.550000E-05 VaPG-n>Vf  
       3 GTB U    'GE              ' V~#tuv  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 u:b=\T L  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 /V By^L:  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR 1mJ Hued=6  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 d5-qZ{W  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 9u_Pj2%56.  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 0`H# '/  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 /@5YW"1  
       5 CTE   0.550000E-05 5R7DDJk  
       5 GTB U    'GE              '  lRQYpc\  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 2zpr~cB=  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 ,,TnIouy  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR :KO2| v\  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 f mGc^d|=  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 Kpp_|2|@<  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 9 $X-  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 5-M-X#(  
       7 CTE   0.255000E-05 =c7;r]Ol  
       7 GTB U    'SILICON         ' a{e4it  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 kVL.PY\K  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 Ca\6vR  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR }7X%'Bg=M  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 )e{}V\;q  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR Pz^544\~ou  
     END I:.s_8mH}  
\v/[6&|X0s  
镜头须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。我们运行THERM程序,首先测试是否所有需要的系数都存在。在命令窗口输入THERM TEST xC?h2hIt  
iQ{VY ^ 0  
这个镜头未为空气间隔分配系数。我们用CHG文件来处理问题,分配铝型6061的系数: s`U J1eJ  
|hQ;l|SWg  
    CHG Js;h%  
    ALPHA A6061 }\LQ3y"[  
    END H.0K?N&\?>  
?# fQ~ s  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro: 7o4\oRGV  
> P)w?:k  
    THERM 4I7>f]=)  
    ATS 100 2   !将100℃时镜头副本放到ACON2中,所有参数随温度变化而改变 3o qHGA:}  
    END M(fTKs  
~5g~;f[4  
H>C=zo,oiC  
qWw=8Bq  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 wS*E(IAl  
+n)9Tz5  
有一种简单的方法来判断光线的轴向位移可能会带来什么变化。首先,单击按钮在ACON 2中创建一个检查点。 现在打开WorkSheet(单击按钮),然后单击PAD选择表面4。 我们猜测该空气间隔的变化可能会改变焦点位置。 实际上,所需的变化量应该非常小,因此将速度滑块滑到底部附近,然后将“间距”滑块向右滑动,如图所示。 A=4OWV?  
5X+A"X ;C  
qb4z T  
图像几乎汇聚在焦点上,并且改变非常小,从65.828变化到65.625。 现在我们必须找出一种方法,使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分,外套管从表面4向右延伸,经过下一个镜片,然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成,内部由塑料制成,则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 He)%S]RLk  
a9G8q>h]O  
再次返回ACON 1,WorkSheet仍然打开,创建一个检查点并单击添加表面按钮。现在点击图中的透镜表面4和5之间的轴。插入虚拟表面。 ry!!9Z>9n  
`2snz1>!j  
u4j5w  
现在我们必须告诉程序,从表面5到表面6的膨胀系数与默认的铝的热膨胀系数不同。关闭WS并创建一个新的THERM文件: n|;Im&,  
_j3fAr(V  
    THERM *2?@ |<(r  
    COE 1 STYRENE Yz bXuJ4  
    TCHANGE 1 Lv%x81]K  
    5 wj+*E6o-n  
    ATS 100 2 v:U-6W_)|  
    END HV.t6@\};  
=Uh$&m  
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: Jb(H %NJ  
g){<y~Mk  
    ACON 1 $?Wb}DU7_L  
    PANT l\mPHA23  
    VY 4 TH 1000 -1000 nlYNN/@"  
    VY 5 TH 1000 -1000 "fI6Cpc  
    END d5.4l&\u  
r,udO,Yi=c  
    AANT 6pzSp  
    ACON 1 uS-|wYE  
    M 0 1 A DELF P'2Qen*  
    M 8.103249 1 A P YA 1 99S ^f:t  
:0ep( <|;  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 . ^u,.  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 xmG<]WF>E  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 -%~4W?  
ZEQEx]Y  
    ACON 2 *Uh!>Iv;  
    M 0 1 A DELF p[-O( 3Y  
Q@niNDaW2  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   y^k$Us  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 ~BF&rx5Q  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 SIllU  
    END 74u&%Rj  
Kgv T"s.  
    SNAP <[v[ci  
    SYNO 20 MULTI U(Zq= M  
]yu:i-SfP  
4JEpl'5^Q  
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。 C}X\|J  
),)lzN%!  
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。 ;j7#7MN2_E  
DqPw#<"H  
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。 dveiQ  
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