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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。 $(}rTm  
j"Jf|Hq $  
Z+B*V )a=  
[ G 9Pb)  
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: 2poo@]M/  
_2KIe(,;  
    RLE 08\w!!a:  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 ,#;hI{E  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' {@X>!]  
     LOG      124 ByY^d#oE  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 &mX_\w /%  
     APS               1 Y:CX RU6eD  
     UNITS MM   H*]Vs=1  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 lIyMNw  
     MARGIN       1.270000 eEXNEgbn  
     BEVEL       0.254001 9!Av sC9  
       0 AIR ~d7t\S  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 Y" =8wNbr  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 }NDl~5  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 h6k" D4o\  
       1 CTE   0.255000E-05 aiPm.h>  
       1 GTB U    'SILICON         ' ti61&)(  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 #ss/mvc3  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 J0V m&TY  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR 1 b 7jNkQ  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 x[mz`0  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 NU=2*gM  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 ZtZ3I?%U3  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 ;6@sC[  
       3 CTE   0.550000E-05 brp3xgQ`]  
       3 GTB U    'GE              ' af<h2 r  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 *=i&n>  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 yH('Vl  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR Uha.8  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 7:B/ ?E  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 ~!ooIwNNz  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 OPN\{<`*d  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 e^lX|L>o  
       5 CTE   0.550000E-05 NzAh3k  
       5 GTB U    'GE              ' \^6[^\@[  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 "BsK' yo.  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 6):1U  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR SY|K9$M^  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 ZBDF>u@  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 ='jT 5Mg  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 &]YyV.  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 7j)ky2r#  
       7 CTE   0.255000E-05 JPn)Op6  
       7 GTB U    'SILICON         ' U;/2\Ii  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 56 JQ h  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 #OPEYJ;*9d  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR nrY)i_\  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 T1qbb*  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR s! 2[zJ19p  
     END EMP|I^  
|&"aZ!Kn  
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 \dCGu~bT  
P@PF" {S  
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: W8S sv  
1J0gjO)AZ  
    CHG \(Oc3+n6  
    ALPHA A6061 Tr_gc~  
    END  >SQzE  
WP*}X7IS  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro: XA<h,ONE?  
6 eryf?  
    THERM |'-aR@xJ  
    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 hlL$3.]  
    END 8Azh&c  
.mfLHN%:  
IDn<5#  
fD@d.8nXd  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 3F]Dh^IR9  
8!|vp7/  
有一种简单的方法来判断光线的轴向位移可能会带来什么变化。首先,单击按钮在ACON 2中创建一个检查点。 现在打开WorkSheet(单击按钮),然后单击PAD选择表面4。 我们猜测该空气间隔的变化可能会改变焦点位置。 实际上,所需的变化量应该非常小,因此将速度滑块滑到底部附近,然后将“间距”滑块向右滑动,如图所示。 9vP;i= fr  
mDz44XO   
>=97~a+.  
图像几乎汇聚在焦点上,并且改变非常小,从65.828变化到65.625。 现在我们必须找出一种方法,使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分,外套管从表面4向右延伸,经过下一个镜片,然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成,内部由塑料制成,则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 =q0V%h{  
}xC2~  
再次返回ACON 1,WorkSheet仍然打开,创建一个检查点并单击添加表面按钮。现在点击图中的透镜表面4和5之间的轴。插入虚拟表面。 S[!6Lw  
2`*w*  
)1!<<;@0  
现在我们必须告诉程序,从表面5到表面6的膨胀系数与默认的铝的热膨胀系数不同。关闭WS并创建一个新的THERM文件: iXy1{=BDv  
l,lqhq\  
    THERM OW#0$%f  
    COE 1 STYRENE (Ff}Y.4  
    TCHANGE 1 ('J@GTe@xj  
    5 Bk\Y v0  
    ATS 100 2 }O7sP^  
    END ;>mM9^Jaf  
l#enbQ`-~  
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: ya1 aWs~  
1s(T#jh  
    ACON 1 YA,~qT|  
    PANT LUD .  
    VY 4 TH 1000 -1000 SI~jM:S}  
    VY 5 TH 1000 -1000  .x%w#  
    END i*/i"W<  
1v|-+p42  
    AANT 0zNbux_  
    ACON 1 *gH]R*Q[Rt  
    M 0 1 A DELF JWd[zJ[  
    M 8.103249 1 A P YA 1 ]O@iT= *3  
OM0r*<D"!  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 avq$aq(3&  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 (a#gCG\  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 OJpfiZ@Q_  
F:q4cfL6  
    ACON 2 sR1_L/.  
    M 0 1 A DELF s4_Dqm  
`{:Nt#7  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   3bWGWI  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 pi"M*$  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 "jyo'r  
    END ]TT >3"Dw7  
y@7fR9hp<  
    SNAP |:5O|m '  
    SYNO 20 MULTI Q~nVbj?c2v  
v|(]u3=1_  
:41Y  
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。 $ 6mShp9(  
Cd)g8<  
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。 j%s,%#al  
2>9\o]ac4  
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