[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。 vD/l`Ib:  
u{D]Kc?n  
uGYH4  
nT}i&t!q8@  
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： p=i6~   
1r*@1y<0"  
    RLE m?8o\|i,  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 X_Pbbx_j  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' IEkbVIA(  
     LOG      124 G$CSZrP.  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 YzEOfHL,  
     APS               1 j|p=JrCJ  
     UNITS MM   ?hURNlR_Q  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 ``{GU}n  
     MARGIN       1.270000 zh(=kS`  
     BEVEL       0.254001 /,$V/q+  
       0 AIR Q?`s4P)14o  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 B
w[#,_  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 BmYX8j]  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 2Ib 1D  
       1 CTE   0.255000E-05 )g]A 'A=  
       1 GTB U    'SILICON         ' -0NkAQrg  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 d+0= a]  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 ;.R) uCd{=  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR mW,b#'hy  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 'b
g'^PN>z  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 ,WW=,P  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 K,*z8@  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 {QOy' 8/  
       3 CTE   0.550000E-05 N+pCC  
       3 GTB U    'GE              ' ]<Q&  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 XSh[#qJ  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 ;W\?lGOs{  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR   
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 ;!3: 3;  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 /paZJ}Pr.  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 q$K}Fm1C  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 V<ilv<  
       5 CTE   0.550000E-05 #hXvGon
$?  
       5 GTB U    'GE              ' 53bVhPGv  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 6%wlz%Fp  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 -<" ;|v4  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR P{StF`>Y  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 Z:2%gU&W  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 G6JP3dOT  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 7$IR^  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 rc"8N<D  
       7 CTE   0.255000E-05 um( xZ6&m  
       7 GTB U    'SILICON         ' <;1M!.)5  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 slP>;  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 {yd(n_PqY  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR q[+KQ,  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 :1]J{,VG  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR 4#ikdjB;  
     END PZ?kv4  
EDF0q i  
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 z"FxKN~Z  
Re*~C:  
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： _E/  
RfT)dS+rAh  
    CHG ,<s:* k  
    ALPHA A6061 b+$wx~PLi  
    END .4<lw  
T?tZ?!6  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： {)Shc;Qh  
z 8#{=e  
    THERM gplrJaH@  
    ATS 100 2   ！将100℃时镜头副本放到ACON2中，所有参数随温度变化而改变 >Y|P+Z\7  
    END j}fSz)`i  
}I18|=TB  
l=#b7rBP  
ln6=X
Du  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 ^_W] @m2  
,F "P/`i'  
有一种简单的方法来判断光线的轴向位移可能会带来什么变化。首先，单击按钮在ACON 2中创建一个检查点。 现在打开WorkSheet（单击按钮），然后单击PAD选择表面4。 我们猜测该空气间隔的变化可能会改变焦点位置。 实际上，所需的变化量应该非常小，因此将速度滑块滑到底部附近，然后将“间距”滑块向右滑动，如图所示。 ##Qy6Dc  
sNMF(TY  
>q ,Z*s>?  
图像几乎汇聚在焦点上，并且改变非常小，从65.828变化到65.625。 现在我们必须找出一种方法，使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分，外套管从表面4向右延伸，经过下一个镜片，然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成，内部由塑料制成，则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 6X!jNh$oF  
NR%_&%qQA  
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。 80Q%c(i  
{Wfwf  
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： Ua~8DdW  
I\IDt~  
    THERM OAgZeK$  
    COE 1 STYRENE <KI>:@|Sc  
    TCHANGE 1 n{M-t@r7  
    5 JE<h  
    ATS 100 2 [EK^0g
 
    END k$kxw_N5d  
oE0~F|(\1  
我们运行这个程序，ACON 2确实发生了变化。现在的诀窍是找到外套管和内套管的长度，以便按照我们的意愿进行最佳补偿。对于此任务，我们使用优化程序。这是我们的MACro： @iB
mOt>3  
%:OX^^i;  
    ACON 1 5s>>] .%  
    PANT HC6v#-( `{  
    VY 4 TH 1000 -1000 XQtV$Lw  
    VY 5 TH 1000 -1000 j*d+WZm8-g  
    END S9
'Xsh  
0vMKyT3 c  
    AANT +&E\w,Vq^  
    ACON 1 i8%@4U/ J  
    M 0 1 A DELF GXRW"4eF5  
    M 8.103249 1 A P YA 1 z<J2e^j  
$)KNpdXh  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 uWP0(6 %  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 qt4%=E;[  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 t%@u)bp  
+G,_|C2J
 
    ACON 2 abS3hf  
    M 0 1 A DELF . K_Jg$3  
Oh,Xjel  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   
*_H]?&  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 bkrl>Im<n  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 ,8cVv->u/  
    END ^/xb-tuV  
6 B7F  
    SNAP *)vy%\  
    SYNO 20 MULTI R0bgt2J  
]3Jb$Q@  
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<n2pz}  
z.OJ1vY7  
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。 IOJLJ p  
<q&i"[^M  
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。 _lC0XDZ  
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