[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。 O@{ JB  
 LKieOgX  
7}(wEC  
}00mJ]H(  
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： $)\%i=  
@a#qq`b;  
    RLE j*t>CB4  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 bA
ms-cXm  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' /Mb?dVwA  
     LOG      124 \u?z:mV  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 UeV2`zIg`  
     APS               1 zYO+;;*@  
     UNITS MM   qUA&XUJ  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 Vh$~]>t:f  
     MARGIN       1.270000 EKZ40z`  
     BEVEL       0.254001 dRTtDH"%  
       0 AIR -BfZ P5  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 FiMP_ y*S  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 e;~[PYeu  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 <&\HXAOd  
       1 CTE   0.255000E-05 A^ $9[_  
       1 GTB U    'SILICON         ' b2u_1P\  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 ]IMBRZQqb  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 o[q Kf  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR Yxz(g]  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 u6IEBYG ((  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 y;<^[  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 ]^$&Ejpe#  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 A1e|Y  
       3 CTE   0.550000E-05 H>AQlO+J  
       3 GTB U    'GE              ' i`Fg kABw  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 L3lf28W  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 a97A{7I&  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR vT"T*FKh:  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 &MsnQP  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 *i|O!h1St  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 P0uUVU=B|  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 :$."x '  
       5 CTE   0.550000E-05 Ug*:o d  
       5 GTB U    'GE              ' pqFgi_2m  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 EpSVHD:*  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 Qc#<RbLL  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR 3$[!BPLFO  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 9Slx.
9f  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 b7Jk{x #u  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 ag^EH"%zw  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 />c F  
       7 CTE   0.255000E-05 m-S4"!bl  
       7 GTB U    'SILICON         ' wG6>.`:  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 -8;U1^#  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 e84[B.  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR XBe!9/'k>  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 ax0RtqtR&  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR Eh&*"&fHR  
     END K.4t*-<`[  
ce!0Ws+  
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 {;1Mud  
^55#!/9  
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： T<Y^V  
Q laz3X,P  
    CHG O`1_eK~1<  
    ALPHA A6061 37Ux2t  
    END AeR3wua  
y<jW7GNt  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： :5IbOpVM  
U|VFzpJ  
    THERM mu`h6?v  
    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 <seb,> :  
    END &Iv3_T<
AF  
(4=NKtA^G  
ua[ d  
p'z fo!  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 19O /Q,9  
ee}&~%  
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。 }@%A@A{R  
c+$alwL~  
It>8XKS  
图像几乎汇聚在焦点上，并且改变非常小，从65.828变化到65.625。 现在我们必须找出一种方法，使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分，外套管从表面4向右延伸，经过下一个镜片，然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成，内部由塑料制成，则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 6&/n/g  
s)X'PJ0&Bs  
再次返回ACON 1，WorkSheet仍然打开，创建一个检查点并单击添加表面按钮。现在点击图中的透镜表面4和5之间的轴。插入虚拟表面。 5/4N
Y  
0.C[/u[  
现在我们必须告诉程序，从表面5到表面6的膨胀系数与默认的铝的热膨胀系数不同。关闭WS并创建一个新的THERM文件： E-jL"H*  
#vCtH2  
    THERM +EG?8L,z  
    COE 1 STYRENE O2./?Ye  
    TCHANGE 1 L5$r<t<  
    5 ?IRp3H  
    ATS 100 2 L:UJur%  
    END l%XuYYQ  
'Vq_/g!?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： [~e{58}J|  
r5yp jT^  
    ACON 1 9>,$q"M}?  
    PANT ?/"Fwjau  
    VY 4 TH 1000 -1000 C3 >X1nU  
    VY 5 TH 1000 -1000 40,u(4.m*  
    END a{*r^m'N  
CqHCJ '  
    AANT trD-qi  
    ACON 1 S9BwCKH  
    M 0 1 A DELF ]M%kt+u!  
    M 8.103249 1 A P YA 1 TY,5]*86I&  
O#Y;s;)i"  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 @BCws)  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 W~(4t:hp  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 b {fZU?o  
n?uVq6c  
    ACON 2 @hC,J  
    M 0 1 A DELF 3i1e1Lj1  
e$!01Y$HI  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   'u"r^o?  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 cTlitf9  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 xZ2^lsY  
    END ,au-g)IFZ  
 ?X{ul  
    SNAP &oi*]:<FNe  
    SYNO 20 MULTI :)7{$OR&  
~J #^L*  
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。
|S0]qt?  
Tgxxm  
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。 2Cy">Exl  
WGy3SV )  
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。 !l2=J/LJj  
Wp5w}
8g  
"^?|=sQ  
A\Ax5eeL  
@|A wT  
/m#!<t7  
]<y _ =>