[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。 q5)O%l!  
X_\otVh(D  
v,>Dbxn  
4@# `t5H  
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： VS8Rx.?  
Fy-t T]Q9  
    RLE ckE-",G  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 u5f9Jw}  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' |4 0`B% Z  
     LOG      124 b2&0Hx  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 Gu\q%'I  
     APS               1 bAtSVu  
     UNITS MM   <lE<f+  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 n8ZZ#}Nhg  
     MARGIN       1.270000 1NA.nw.  
     BEVEL       0.254001 N64dO[op  
       0 AIR x-&@wMqkc  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 mSh[}%swj  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 nk's_a*Z  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 CN8Y\<Ar  
       1 CTE   0.255000E-05 Vb]=B~^`  
       1 GTB U    'SILICON         ' %^1V4  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 JO6)-U$7UG  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 +*/Zu`kzX  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR 0{}8(  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 ,M ^<CJ  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 PP33i@G  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 R)s:rJQ=p  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 jkF
^-Up.  
       3 CTE   0.550000E-05 :emiQ  
       3 GTB U    'GE              ' h^(*Tv-!  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 ud@%5d  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 ,uhb~N<  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR '$]97b7G  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 6) [H?Q  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 ]Wlco
 
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 y(yHt=r  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 v\%HPMlh  
       5 CTE   0.550000E-05 [MM~H0=s  
       5 GTB U    'GE              ' 1JG'%8}#8  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 x@;m8z0  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 4*cEag   
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR =|y9UlsD  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 =ncVnW{  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 tpQ(g%  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 r1{@Ucw2  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 0)e\`
Bv  
       7 CTE   0.255000E-05 Zaf:fsj>  
       7 GTB U    'SILICON         ' .2Elr(&*h  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 hT&Y#fh  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 ,CcV/K  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR 9ZsVy
 
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 ,K"U>&  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR W/bQd)Jvk  
     END :zke %Yx  
4-y:/8  
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 aa/(N7  
A>
;bHf@  
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： k:#!zK}  
ep)n_!$OH"  
    CHG NgGp  
    ALPHA A6061 DGn;m\B  
    END pG^  
_P 3G
  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： e>7>j@(K]  
qUW! G&R  
    THERM }9#r0Vja  
    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 M@H;pJ+B  
    END oC: {aK6\  
S8wLmd>  
J~zUp(>K  
dI@(<R  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 :W.(S6O(  
{{D)YldtA  
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。 r|fL&dtr  
(
Ag16  
}1c|gQ  
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。 0oZ= yh  
lH x^D;m6  
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。 4I k{  
M2>Vj/  
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： fo#fg8zX%  
6azGhxh  
    THERM i$:*Pb3mV  
    COE 1 STYRENE 'qb E=  
    TCHANGE 1 F^t DL:  
    5 L~rBAIdD  
    ATS 100 2 %Ycy{`  
    END gx8ouOh  
t?x<g<PJ4  
我们运行这个程序，ACON 2确实发生了变化。现在的诀窍是找到外套管和内套管的长度，以便按照我们的意愿进行最佳补偿。对于此任务，我们使用优化程序。这是我们的MACro： k}kQI~S9  
,j2Udn}  
    ACON 1 fF$<7O)+]  
    PANT ?GoR^p #p  
    VY 4 TH 1000 -1000 Pg0x/X{t  
    VY 5 TH 1000 -1000 GmeQ`;9,  
    END
D9CaFu  
&0OG*}gi  
    AANT hOu3 bA  
    ACON 1 .9on@S  
    M 0 1 A DELF uk<4+x,2)  
    M 8.103249 1 A P YA 1 "3)C'WlEy/  
x=hiQ>BIO0  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 i&Tbz!  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 (
cAIvgI  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 HZzDVCU  
.779pT!,M
 
    ACON 2 L%*!`T
N  
    M 0 1 A DELF 
3nIU1e  
Sz)' ogl  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   SO|NaqWa  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 fNli  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 5,Jp[bw{H{  
    END zUkgG61  
E:sf{B'&  
    SNAP N ,'GN[s  
    SYNO 20 MULTI g|DF[  
ENl)Ts`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。 Fh?gNSWq6  
$Uq|w[LA  
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。 ?>D+ge  
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