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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。 |ORmS& 7  
d#RF0,Y9  
1Qrm"TFo  
DKf}47y  
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: hVROzGZk  
5mDVFb 3a  
    RLE <7@mg/T  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 tOu90gu  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' M ^ 0w/  
     LOG      124 ^p'D<!6sK  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 K[`4vsE  
     APS               1 l;.[W|  
     UNITS MM   la!1[VeL  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 {[H4G,QK  
     MARGIN       1.270000 c4FOfH|  
     BEVEL       0.254001 l;"ub^AH  
       0 AIR DtI%-I.  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 k4]R]=Fh.  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 @#G6z`,  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 9Ba|J"?Y k  
       1 CTE   0.255000E-05 weTK#O0@v  
       1 GTB U    'SILICON         ' a @yE:HU  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 dw=Xjyk?h  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 oxxE'cx{g  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR # khyy-B=  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 mmh nw (/  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 P\Pc/[ Z7  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 Y9\]3Kno  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 <yX@@8  
       3 CTE   0.550000E-05 WzNG<rG  
       3 GTB U    'GE              ' UU;Y sj  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 Ae,2Xi  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 |hZ|+7  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR eB}sg4  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 f@,hO5h(_|  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 A3<P li  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 * wQZ '  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 Vj9`[1}1Z  
       5 CTE   0.550000E-05 U?+30{hb  
       5 GTB U    'GE              ' >G w%r1)  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 ;m M\, {Z  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 )%nt61P\W  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR y.TdWnXx  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 4Tbi%vF{  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 SWe!9Y$  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 mt&JgA/  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 ocDVCCkxg  
       7 CTE   0.255000E-05 =~(LJPo6  
       7 GTB U    'SILICON         ' L?/M2zc9Y  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 %te'J G<  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 $6]x,Ct  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR ivDG3>"JG  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 yA`]%U((  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR s OrY^cY;  
     END &<[]X@ bY  
5 p(t")  
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 =*U%j  
oM? C62g\  
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: (p#;6Xhf  
rE' %MiIK  
    CHG 1)c=15^  
    ALPHA A6061 _4x[}e7KF  
    END 1v8:,!C  
njx\$,ruN  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro: !x!L&p  
SgQmYaa&  
    THERM II f >z_m  
    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 pCud` :o"  
    END eyl) uR  
l1.Aw|'D  
Y-q,Ovf!  
=[CS2VQ'  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 $SD@D6`lL  
E&Zx]?~  
有一种简单的方法来判断光线的轴向位移可能会带来什么变化。首先,单击按钮在ACON 2中创建一个检查点。 现在打开WorkSheet(单击按钮),然后单击PAD选择表面4。 我们猜测该空气间隔的变化可能会改变焦点位置。 实际上,所需的变化量应该非常小,因此将速度滑块滑到底部附近,然后将“间距”滑块向右滑动,如图所示。 k)4lX|}Vm  
^.$r1/U  
Wb-'E%K  
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。 8^ZM U{  
ef1N#z%gt  
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。  TVEF+t  
& ,gryBN  
ZkV vL4yIK  
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: )]e d;V  
r^ Rcjyc1  
    THERM 5)zj){wL  
    COE 1 STYRENE <45dy5!Tz  
    TCHANGE 1 -|iA!w#31  
    5 G^eFS;  
    ATS 100 2 CSg5i&A=  
    END VL,?91qwe  
,-NLUS "w  
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: RSVN(-wIi)  
mjr{L{H=?+  
    ACON 1 MxvxY,~{0  
    PANT e+[J[<8  
    VY 4 TH 1000 -1000 mDt",#g  
    VY 5 TH 1000 -1000 Fl|&eO,e  
    END j$i8@]  
\#*;H|U.x  
    AANT -,CndRKx  
    ACON 1 'H-YFB$l  
    M 0 1 A DELF ba:du |Ec  
    M 8.103249 1 A P YA 1 [AOluS  
F v^80M=z  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 5r}(|86O/  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 ^=M(K''  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 U~`^Y8UF  
Qmh(+-Mp(  
    ACON 2 cLk+( dn  
    M 0 1 A DELF RBojT   
j`-y"6)  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   (Y@|h%1W  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 G5@fqh6ws  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 N#-\JlJ)  
    END )ZT0zIG  
N`GwL aF  
    SNAP vT<wd#  
    SYNO 20 MULTI ?ut juMdl  
rVW'KN  
-bX.4+U  
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。 `pS)q x.a  
^RDXX+  
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。 )C0X]?   
p:n^c5  
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。 RloPP  
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