[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。 *`QdkVER  
goBKr: &]w  
LB64W ;#h  
hM1&A  
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： 4cVs(`g^  
`o^;fcn
G  
    RLE +r#=n7t  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 "p6:ekw  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' y(wqcDok|n  
     LOG      124 FS]+s>  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 cfy/*|  
     APS               1 sg9x?Bx9  
     UNITS MM   ]C!Y~  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 h
q&  
     MARGIN       1.270000 ; ei<Q =[  
     BEVEL       0.254001 ]<o.aMdV  
       0 AIR [M8qU$&?]  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 yEw"8u'  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 M~g~LhsF  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 zDGg\cPj9  
       1 CTE   0.255000E-05 4LB9w21  
       1 GTB U    'SILICON         ' "k_n+cH%  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 ixI5Xd<  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 ,nu7r1}  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR A aF5`  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 [/fwt!  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 IW] 841  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 #G4~]Qml  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 
+y{93nl  
       3 CTE   0.550000E-05 bTy'5"  
       3 GTB U    'GE              ' @y~BYiKs  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 l
]58P  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 gQ@Pw4bA  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR `Hp.%G(  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 xjn8)C  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 %\zCOfN  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 ^1FZ`2u;  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 (k)gZD9~{?  
       5 CTE   0.550000E-05 coP$7Q .  
       5 GTB U    'GE              ' g]PLW3  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 $M3A+6["H  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 w]5f3CIm  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR pTV@nP  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 4f@\f7\  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 %OfDTs  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 e5/DCz  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 52C-D+zCJ  
       7 CTE   0.255000E-05 `S~@FX  
       7 GTB U    'SILICON         ' ]JCB^)tM  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 pil*/&pB  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 n+F-,=0  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR t[yD8h  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 jv#" vQ9A]  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR +n.j.JP"X  
     END )}9}"jrDlx  
7J!d3j2TR  
镜头须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。我们运行THERM程序，首先测试是否所有需要的系数都存在。在命令窗口输入THERM TEST K&P{2Hndr  
u b>K^  
这个镜头未为空气间隔分配系数。我们用CHG文件来处理问题，分配铝型6061的系数： vJjj+:  
*y\tnsU  
    CHG 0&L0j$&h  
    ALPHA A6061 !.GY~f<d$  
    END {arjW3~M:  
zvs 2j"lb  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： )yH#*~X_  
@j8L{FGnN  
    THERM Z a y'/b  
    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 \iLd6Qo_aq  
    END }lvP|6Y: y  
n,'AFb4AF  
&I'F-F;  
#?d>S;)+  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 
 SrU   
&i}cC4i   
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。 (i~%4w=  
H&Lbdu~E  
=Q0)t_z_  
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。 7a.#F]`  
-a^sX%|Bl  
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。 3&d+U)E  
s?I=}  
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： /(L1!BPP9m  
g_!xO2LH,8  
    THERM .BTT*vL-  
    COE 1 STYRENE v__Go kj-  
    TCHANGE 1 R =c  
    5 X OtS+p  
    ATS 100 2 rTiuQdvo  
    END 0<Y&2<v  
tZ2iSc  
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： O9IjU10:  
x};g!FYfkB  
    ACON 1 wDTV /"Y  
    PANT QO^X
7A"?X  
    VY 4 TH 1000 -1000 .Zz7LG{  
    VY 5 TH 1000 -1000 EHM 7=|#  
    END v%e"4:K}?  
T:n^$RiT  
    AANT Z#V\[  
    ACON 1 PbH]K$mj{"  
    M 0 1 A DELF ~$obcW1  
    M 8.103249 1 A P YA 1 {8Nd-WJ{  
S|h  m  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 TZ]Gl4@  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 qq{N; C  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 |#kf.kN  
]h8V{%H  
    ACON 2 HpC4$JMm  
    M 0 1 A DELF (ZSSp1Rv  
j_<n~ri-  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   ]/naH#8G  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 R63d `W  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 } dlNMW  
    END a2FIFWvW  
74OM tLL$  
    SNAP O|m-k0n  
    SYNO 20 MULTI a6#PZ!1  
@Ec9Do>  
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。 LA Vgf>  
"Y0[rSz,UW  
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。 >k-poBw  
'gH#\he[Dh  
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。 o~
>go_Y  
b=l}|)a  
a5&
j=3)|  
AVZ@?aJgF  
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u^p[zepW\  
FvP1;E