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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。 v#F-<?Vv  
Man^<T%F  
K"^cq~   
C5;wf3  
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: 5zVQ;;9  
.R\p[rv&  
    RLE `-u7 I  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 ,2_w=<hq  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' RJwb@r<v  
     LOG      124 D:)~%wu Lt  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 `@MPkC y1  
     APS               1 `V@z&n0P6  
     UNITS MM   Wp`C:H  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 #h{Nz/h+  
     MARGIN       1.270000 xG w?'\  
     BEVEL       0.254001 o$t &MST?i  
       0 AIR l1DI*0@  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 ? oc+ 1e  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 F^miq^K=  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 Z)5klg$c  
       1 CTE   0.255000E-05 3a9u"8lG  
       1 GTB U    'SILICON         ' %",ULtZ+  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 q}s K  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 %Co b(C&}  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR qw2)v*Fn  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 | @ *3^'  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 zhjJ>d%w  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 Rf?%Tv0\  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 1\IZcJ {  
       3 CTE   0.550000E-05 7j T#BWt  
       3 GTB U    'GE              ' zsQF,7/}B  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 [aHlu[,  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 Yw1Y-M  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR F^]aC98]1  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 eVrNYa1>H  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 ?uig04@3  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 H) cQO?B  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 s.KOBNCFa  
       5 CTE   0.550000E-05 u]0!|Jd0  
       5 GTB U    'GE              ' ^Eu_NUFe  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 %UBPoq  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 2]3G1idB  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR RPY 6Wh| 4  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 O/$ v69:  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 ExQ--!AC=  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 O'fc/cvh='  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 v=>3"!*  
       7 CTE   0.255000E-05 R@&?i=gk  
       7 GTB U    'SILICON         ' [d\#[l_  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 $6Z[|9W^A  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 =uS8>.Qj  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR `u$24h'!  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 bje' Oolc  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR [:BW+6  
     END kHZKj!!R  
|\/~ 8qP  
镜头须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。我们运行THERM程序,首先测试是否所有需要的系数都存在。在命令窗口输入THERM TEST [|jIC  
 *6'_5~G  
这个镜头未为空气间隔分配系数。我们用CHG文件来处理问题,分配铝型6061的系数: F\:{}782u  
XGL"gD   
    CHG Sw[=S '(l  
    ALPHA A6061 f}A^]6MO:  
    END =qan%=0"h  
27$\sG|g  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro: wAPO{3  
%bN"bxv^  
    THERM =g1D;  
    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 r!>es;R8  
    END =\*S'Ded  
b\H/-7<  
=GLYDV  
hY)YX,f=S  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 i;gw= Be  
XPrY`,kN  
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。 dr}O+7_7%-  
O $YJku  
I)qKS@  
图像几乎汇聚在焦点上,并且改变非常小,从65.828变化到65.625。 现在我们必须找出一种方法,使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分,外套管从表面4向右延伸,经过下一个镜片,然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成,内部由塑料制成,则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 /]P%b K6B  
6CCZda@  
再次返回ACON 1,WorkSheet仍然打开,创建一个检查点并单击添加表面按钮。现在点击图中的透镜表面4和5之间的轴。插入虚拟表面。 e$gaE</  
hl=oiUf[s  
H)-L%l|9  
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: qEPf-O:lm  
E\W;:p,{A  
    THERM ,80jMs  
    COE 1 STYRENE 1i ?gvzrq  
    TCHANGE 1 HdDo&#  
    5 \t[ hg  
    ATS 100 2 ~y( ,EO  
    END \z<ws&z3`$  
vr5<LNCLQ  
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: ':9%3Wq]j  
mOABZ#+Fk  
    ACON 1 3XMBu*  
    PANT f'8B[&@L  
    VY 4 TH 1000 -1000 9_I[o.q   
    VY 5 TH 1000 -1000 O(b"F? w  
    END *)2x&~T*|  
`kI?Af*;v  
    AANT )cf p(16  
    ACON 1 |E>v~qD8I  
    M 0 1 A DELF ;F" kD  
    M 8.103249 1 A P YA 1 $yP'k&b!  
wR`w@ 5,d  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 \k2C 5f  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 ~7FEY0/  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 s:qxAUi\/  
'` BjRg57]  
    ACON 2 i'[n`|c<  
    M 0 1 A DELF {m1t~ S   
UtHmM,*I  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   3 LZL!^ 5N  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 o+PQ;Dl  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 <ls i.x\y<  
    END VuYWb)@  
U)IsTk~}O  
    SNAP U~JG1#z6  
    SYNO 20 MULTI 81%qM7v9H  
f z/?=  
ru(?a~lF8~  
图像质量有下降,但仍在合理范围内,即使温度发生变化,焦点仍然能够保持聚焦。现在注意表面5的位置。这告诉你两个套管必须延伸的地方及它们应该连接的位置。不受温度影响并不困难。 y&KoL\  
v ](G?L9b  
我们已经为TH变量输入了确定的限制,因为程序不会让正TH变为负数。为了保持放大率不变,我们为主光线的YA添加了一个目标。您可以参考用户手册,以获得有关此功能的完整。 ,Yiq$Z{qQ  
`&"H* Ie  
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。 Rz])wBv e  
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