[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。 |fOQm  
2D>WIOX  
fOtL6/?  
8dNwi
&4  
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： "VRcR  
I_oJx  
    RLE 8lg$]  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 nM>oG'm[n  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' :na9PW`TC  
     LOG      124 B#N(PvtE  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 0V@u]  
     APS               1 7H %>\^A^  
     UNITS MM   Xk8+m>   
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 Oca_1dlx  
     MARGIN       1.270000 z}&?^YU*)`  
     BEVEL       0.254001 a4Qr\"Qm  
       0 AIR Lo5itW  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 '%vb&a!.6  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 {m.l{<H  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 @7e h/|Y,  
       1 CTE   0.255000E-05 !ZJ"lm  
       1 GTB U    'SILICON         ' :GBWQXb G  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 %O#)=M~  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 vd6Y'Zk|F6  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR M,7A|?O
 
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 J=JYf_=4bc  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 zxTcjC)y  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 (sHqzWh  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 33z)F  
       3 CTE   0.550000E-05 lTBPq?4{  
       3 GTB U    'GE              ' 7O^ySy"l  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 SV0E7qX  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 xDD3Y{K  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR a;WRTV  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644  G?AZ%Yx  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 q|;_G#4  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 iZ} w>1  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 D~E1hr&Vd>  
       5 CTE   0.550000E-05 r BQFC4L  
       5 GTB U    'GE              ' ;[V_w/-u  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 j6]+fo&3  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 (Z;;v|F.i=  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR /Uth#s:  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 l=,\ h&  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 ;jS2bc:8a  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 SR7$m<0t*  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 [%7y !XD  
       7 CTE   0.255000E-05 veIR)i@dx  
       7 GTB U    'SILICON         ' 1
BO$xq  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 +[Cdd{2  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 ~47Bbom  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR $<cio X  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 |h$*z9bsf  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR yV[9 (  
     END Fr_esx  
QW
z5iM  
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 sLrSi  
F9@,T8I  
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： {\3k(NdEX  
nm5zX,  
    CHG exT O#*o  
    ALPHA A6061 G|MjKe4}  
    END = }0M^F  
~'>RK  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： "h?;)Ye  
2NHuZ.af  
    THERM BNns#Q8a  
    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 -;9pZ'r  
    END GG%X1c8K  
U ?'$E\  
ii&{gC  
v|uY\Z  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 OjO$.ecT  
;sJUTp5\h  
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。 Hbwjs?Vq?]  
3 d $  
,Fo7E  
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。 X{KWBk.1  
=5=D)x~  
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。 /xf4*zr  
=qPk'n9i8  
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： b*$/(2"m  
(}E-+:vFU  
    THERM \|^fG9M~  
    COE 1 STYRENE 7 +A-S9P)  
    TCHANGE 1 s33< }O0  
    5 `.>5H\w0e  
    ATS 100 2
`s74g0h  
    END EGMj5@>  
xHEkmL`)4  
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： Y^5X>  
clfi)-^{K  
    ACON 1 rx`G*k{X  
    PANT "j|}-a  
    VY 4 TH 1000 -1000 Ij;=  
    VY 5 TH 1000 -1000 DF D5">g@  
    END +
SCUS]  
[XFZ2'OO  
    AANT 86d*  
    ACON 1 BOqq=WY  
    M 0 1 A DELF aIaydu+\  
    M 8.103249 1 A P YA 1
0_JbE  
SPKen}g  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 cG
SoAK  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 9HMW!DSK`  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 N!6{c
~^  
$s2
Ty1  
    ACON 2 i(.c<e{v~  
    M 0 1 A DELF `K[:<p}  
m(JFlO  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   ]PdpC"  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 ^Q8m)0DP  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 !ZP1?l30  
    END oH~ZqX.3  
-,jJ{Y~  
    SNAP
y@g{:/cmO  
    SYNO 20 MULTI rXo2MX@u  
X'N4a  
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。 AfvTStwr  
)f#@`lf[<  
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。 Wo5G23:xz  
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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。 @'[w7HsJ  
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