[原创]SYNOPSYS 光学设计软件课程三十五：无热化红外望远镜 [复制链接]

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。 g
T1P*N;v  
iQ`]ms+  
,jh~;, w2  
RtF8A5ys  
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： CB}BQd  
T |"`
8mG  
    RLE tEhr  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 x*8O*!ZZ  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' Y)p4]>lT+8  
     LOG      124 r+gjc?Ol  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 9&jPp4
qG  
     APS               1 lmFA&s"m  
     UNITS MM   f$D@*33ft  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 70iH0j)  
     MARGIN       1.270000 pt!'v$G/*  
     BEVEL       0.254001 c4]u&tvjJ  
       0 AIR RV!<?[  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 ?JqjYI{$  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 h
[U7!aM  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 *TnzkNN_,  
       1 CTE   0.255000E-05 {\We72!  
       1 GTB U    'SILICON         ' \graMu}-  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 ,/o(|sks  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 H-&3}   
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR :('I)C  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 @l>Xnqx)  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 +i)AS0?d  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 1xC`ZhjcD  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 h3 @s2 fK  
       3 CTE   0.550000E-05 YX;nMyD?~  
       3 GTB U    'GE              ' j.& ;c'V$.  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 T|+$
@o  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 ?aJ6ug  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR B)a@fmp"a  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 JK^[{1 JI  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 AN10U;p/O  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 #: hVF/  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 U"x~Jb3]O  
       5 CTE   0.550000E-05 on50+)uN  
       5 GTB U    'GE              ' Q7k.+2  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 b;{h?xc6  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 gb_X?j%p7  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR JN^bo(kb  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 E\!n4
9  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 )*HjRTF6G  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 t?.\|2  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 sRi%1r7  
       7 CTE   0.255000E-05 #Q+R%p  
       7 GTB U    'SILICON         ' Z:^3Fm->+  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 Ox
j(g;}  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 wT%"5:  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR 'a_s%{BJXg  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 g< )72-h  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR %yhI;M^  
     END 2fP~;\AP  
#S*pD?VZ  
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 v>:=w|.HC  
Mk "vvk  
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： w`-$-4i  
o'^phlX  
    CHG {g@A>  
    ALPHA A6061 nrbazyKm  
    END bQV("~#  
,4yG(O$)  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： *#GDi'0  
PvuAg(?  
    THERM #nbn K  
    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  Q>[Ce3  
    END /x O{ .dr  
OaNc9c"  
3B -NYJa  
/pU|ZA.z'2  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 kU(kU
2u%9  
8.-S$^hj~6  
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。 >\&=
[C  
.xo_}Vw  
soxfk+ 9  
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。 pMDH  
r8F{A6iN  
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。 3FuC
W  
c+wuC,  
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： 15JsmA*Q  
H8sK}1.  
    THERM cp|:8 [  
    COE 1 STYRENE o[n<M>@  
    TCHANGE 1 mDlCt_h  
    5 IY03"  
    ATS 100 2 {sl~2#,}b1  
    END hi0XVC95  
7\f{'KL  
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： ,Q+\h>I  
p!QR3k.9s  
    ACON 1 C~{xL>I  
    PANT G~`'E&/  
    VY 4 TH 1000 -1000 .@Hmg  
    VY 5 TH 1000 -1000 '%);%y@v  
    END XnPJC'  
89db5Dx  
    AANT 4p?+LdL  
    ACON 1 -ywX5B  
    M 0 1 A DELF cB_pyX9Z  
    M 8.103249 1 A P YA 1 iF8@9m  
XRtyC4f  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 gj[zka0_  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 pmoGudaRF  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 g(KK9Unu  
nrI"k2oA@  
    ACON 2 2 aew6~  
    M 0 1 A DELF IN<:P  
ZMP?'0h=  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   ~d&'Lp[3  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 J1nXAh)J  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 "k/;`eAP  
    END ?rAi=w&c  
f 5mY;z"  
    SNAP 1bT'u5&  
    SYNO 20 MULTI ZUv ZNf  
;tXB46  
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。 .mC~Ry+t  
~wa%fM  
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。 BN_!Y)Fl  
<zfO1~^  
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。 UB5}i('L  
^6ExW>K  
,\BfmC_i  
Ewa[Y=+tx  
an-\k*w  
0@o;|N"i  
UENYJ*tnP