[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。 " }@QL`  
pa&*n=&cL  
Dg]ua5jk  
Yn,dM~|Cc
 
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： "D7*en  
v7O
&9a;  
    RLE uG\+`[-{0  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124
Xc2Oa  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' 9YMUvd,u  
     LOG      124 [8/E ;h  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 br"p D-}  
     APS               1 t_&FK A  
     UNITS MM   XljiK8q;%  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 N}wi<P:*)  
     MARGIN       1.270000 J<:qzwh  
     BEVEL       0.254001 m,3?*0BMp=  
       0 AIR 9hI4',(rE  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 :N#gNtC)b  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 ZoB?F  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 /<Cl\q2 A  
       1 CTE   0.255000E-05 v709#/cR  
       1 GTB U    'SILICON         ' !`vm7FN"u  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 6hSj)  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 *k'oP~:fT  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR 4YkH;!M>ji  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 !3K6ew>Sf  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 jRK<FK  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 $=n|MbFl  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 w,]cFT  
       3 CTE   0.550000E-05 yqqP7  
       3 GTB U    'GE              ' i% k`/X;  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 (F_Wys=6  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 Q"CZ}B1<  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR ^;GJ7y&,d  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 @*L^Jgn  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 DY?`Y%"  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 w-[WJ:2.  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 ?gjM]Ki%:  
       5 CTE   0.550000E-05 8QDRlF:;<  
       5 GTB U    'GE              ' 2EsKC)  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 5<C
u-
X  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 "8VCX
D  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR =PyU9C-
@  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 08vA;6zt  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 JP9eNc[  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 k( 1rp|qf  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 noa?p&Y1m  
       7 CTE   0.255000E-05 5
bGV91  
       7 GTB U    'SILICON         ' ~.mnxn  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 ]i\D*,FfU  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 AV AF!Z  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR tR!eYt  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 _
h7!  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR -]\%a=]  
     END 1=OXi!G  
(7`&5md  
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 !Pt|Hk dr  
;JA2n\iP,  
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： ?Jm/v%0O  
p+#J;.  
    CHG '
0U+M{  
    ALPHA A6061 $I~=t{;"XV  
    END e2;19bj&  
Nqp%Z7G  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： e-H:;m5R  
!NK8_p|X  
    THERM ;%odN d  
    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 L{Epkay,{  
    END 4VSIE"8e  
VR2BdfKU,  
F4>}mIA  
#Qc[W +%  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 zm\=4^X  
X !NH?0)  
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。 ]3xnq<
  
EU TTeFp  
o\1"ux;b  
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。 Yn[y9;I{  
/!oi`8D  
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。 N \[Cuh8Fe  
$}2m%$vJO  
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： .RH}/D  
cIK-VmO  
    THERM 8},!t\j#]  
    COE 1 STYRENE #*j  
    TCHANGE 1 6GMQgTY^  
    5 'CjcOI s  
    ATS 100 2 jY$Bns&.w  
    END 8fTuae$^  
0wB ?U~  
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[S%W[  
,*?bET $  
    ACON 1 8#2PJHl;  
    PANT XUfj 0  
    VY 4 TH 1000 -1000 =et=X_3-  
    VY 5 TH 1000 -1000 >&RpfE[  
    END BM&95p  
n
ORm7sa9  
    AANT !FZb3U@  
    ACON 1 -uqJ~gD  
    M 0 1 A DELF C^K?"800  
    M 8.103249 1 A P YA 1 :g}WN  
$d{{><  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 PbJn8o  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5
>1T=Aw2Z.  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 ? Sj,HLo@U  
BC%t[H} >R  
    ACON 2 ^, q\S  
    M 0 1 A DELF )i0\U  
.d^8w97  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   LtJ$ZE^GB  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 c>:}~.~T  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 uNxR#S  
    END NjMbQM4  
`]#DdJ_|  
    SNAP epJVs0W  
    SYNO 20 MULTI mNc(  
9(QY~F  
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。 Pan^@B=Q  
L:IaJ?+?  
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。 5Z]`n  
pi q%b]  
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。 Z+' 7c|a  
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