[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。 ?g2K&  
L;;x%>  
2*N# %ZUX  
]b)(=-;>  
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： 9i@*\Ada  
pVM;xxJ  
    RLE :.^{!  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 a+d|9y/k  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' Fwtwf{9I  
     LOG      124 uM$=v]e^4  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 C" {j0X`  
     APS               1 [dUEe@P  
     UNITS MM   5 ,HNb
 
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 (s~hh  
     MARGIN       1.270000 N
|; cG[W  
     BEVEL       0.254001 m`|+_{4[n  
       0 AIR /TdTo@  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 WO^h\#^n  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 6+>rf{5P7  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 f>o@Y]/l  
       1 CTE   0.255000E-05 6_7d1.wv9  
       1 GTB U    'SILICON         ' q~Ud>{  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 ^gy(~u  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 q\\J9`Q$J  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR 94+#6jd e  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 +KZc"0?
 
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 +oc}kv,h]  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 mcvTz, ;=  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 |( KM 8  
       3 CTE   0.550000E-05 Zn/1uWO  
       3 GTB U    'GE              ' %(i(ZW "  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 cIH`,bR  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 8w$cj'  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR  /YHeO
 
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 m{X;|-DK[  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 }k%>%xQ.  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 6eb5q/  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 dg-pwWqN  
       5 CTE   0.550000E-05 Ofn:<d
  
       5 GTB U    'GE              ' B$HQFdTli  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 ~V<jeb  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 kG{(Qi  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR /H)l\m +  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 T]+*}C  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 |Q$C%7  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 E-RbFTVBA  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 H
_x35|"  
       7 CTE   0.255000E-05 <1ai0]  
       7 GTB U    'SILICON         ' ^b4o 0me  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 q.*qZ\;K  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 {KR/
TQ?A  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR #SL/Jr DZ  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 t ;[Me0  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR  iGR(  
     END 8ciLzyrY*  
2)G ZU  
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 M 3^p,[9r#  

a-7nA  
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： Od"-w<'  
s4w<X}O_  
    CHG pt=[XhxC(>  
    ALPHA A6061 NKd):>d%  
    END JjM^\LwKkL  
GU!|J71z  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： n32?GRp  
]TGJ|X  
    THERM 4((Z8@iX/  
    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 A:N!H_x  
    END UF}fmDi  
B3K%V|;z )  
|%$d/<<PZ  
y:1?~R  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 {`-EX  
f3nib8B'  
有一种简单的方法来判断光线的轴向位移可能会带来什么变化。首先，单击按钮在ACON 2中创建一个检查点。 现在打开WorkSheet（单击按钮），然后单击PAD选择表面4。 我们猜测该空气间隔的变化可能会改变焦点位置。 实际上，所需的变化量应该非常小，因此将速度滑块滑到底部附近，然后将“间距”滑块向右滑动，如图所示。 "|f;   
b
Mgp  
5"{wnnY%K}  
图像几乎汇聚在焦点上，并且改变非常小，从65.828变化到65.625。 现在我们必须找出一种方法，使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分，外套管从表面4向右延伸，经过下一个镜片，然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成，内部由塑料制成，则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 S!rUdxO  
T `N(=T^*  
再次返回ACON 1，WorkSheet仍然打开，创建一个检查点并单击添加表面按钮。现在点击图中的透镜表面4和5之间的轴。插入虚拟表面。 X~lOFH;}q  
u6I# D _  
现在我们必须告诉程序，从表面5到表面6的膨胀系数与默认的铝的热膨胀系数不同。关闭WS并创建一个新的THERM文件： ^E>}A  
=#8J9  
    THERM K?P.1H`  
    COE 1 STYRENE
qbB.Z#w  
    TCHANGE 1 x`a@h\n  
    5 S7-?&[oeJ  
    ATS 100 2  d+=;sJ  
    END iTD{  
10*U2FY)]  
我们运行这个程序，ACON 2确实发生了变化。现在的诀窍是找到外套管和内套管的长度，以便按照我们的意愿进行最佳补偿。对于此任务，我们使用优化程序。这是我们的MACro： m`n51
i{U  
_QCAV+K'  
    ACON 1 S# SA:>8s  
    PANT |`#[
jHd  
    VY 4 TH 1000 -1000 (/PD;R$b  
    VY 5 TH 1000 -1000 vVE^Y  
    END O>H4hp  
n1$p esr  
    AANT ?jy^
WF`  
    ACON 1 l~!#<=.  
    M 0 1 A DELF {?,:M  
    M 8.103249 1 A P YA 1 ~d28"p.7  
V5R``Tp  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 Bf[D&O  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 QiY7m<3  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 aNfgSo05@n  
0p![&O  
    ACON 2 M=@U]1n*c  
    M 0 1 A DELF y=-d*E  
7M5HIK6_  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   c~@I1M  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 J>x)J}:;  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 <[b\V+M  
    END 6]na#<  
hnL(~  
    SNAP yU&A[DZQ  
    SYNO 20 MULTI
|(Io(e  
_/7[=e}y  
图像质量有下降，但仍在合理范围内，即使温度发生变化，焦点仍然能够保持聚焦。现在注意表面5的位置。这告诉你两个套管必须延伸的地方及它们应该连接的位置。不受温度影响并不困难。 -H{c@hl  
2x'JR yef  
我们已经为TH变量输入了确定的限制，因为程序不会让正TH变为负数。为了保持放大率不变，我们为主光线的YA添加了一个目标。您可以参考用户手册，以获得有关此功能的完整。 ptYQP^6S[  
L2AZ0E"ub  
SYNOPSYS™ 现已更新至 2023 最新版本，扫码添加工作人员可申请免费试用。 ^h=;]vxO  
>L)Xyq  
;<MHDmD  
l{vi{9n)  
=OTwP  
^25$=0  
4d[:{/+Q