[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。 0x*1I1(c  
['>ZC3?"h  
idHI)6!  
iB99.,o-&  
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： g mWwlkf9  
@GXKqi  
    RLE q4X(_t  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 
kjQW9QJ<  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' }r18Y6  
     LOG      124 _zbIS&4  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 %1 RWF6  
     APS               1 @?s>oSyV  
     UNITS MM   x+~!M:fAc9  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 ~jJ.E_i  
     MARGIN       1.270000 X<_HQ  
     BEVEL       0.254001 {1=|H$wKg  
       0 AIR z-3.%P2g  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 X}G$ON  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 3AENY@*  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 ]Ndy12,M  
       1 CTE   0.255000E-05 D,*|:i  
       1 GTB U    'SILICON         ' m*1  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 D]>Z5nr |  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 hrJ(][8  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR s;Bh6
9  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 J e|  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 RFsUb:%V7-  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 C ]B P}MY<  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 %yc-D]P/  
       3 CTE   0.550000E-05 )Vy0V=  
       3 GTB U    'GE              ' {o^tSEN!-
 
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 5'DY)s-K  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 Uufig)6  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR 2\&3x}@  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 D9;pjY  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 rF}Q(<Y86  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 / j "}e_Q  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 k8J zey]X  
       5 CTE   0.550000E-05 zqt%x?l  
       5 GTB U    'GE              ' e[Vk+Te7  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 wWx{#!W  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 m<#^c?u  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR hl0X,G+@  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 >jiez,  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 %R?WkG  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 ]jI<Js*F  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 2::YR?  
       7 CTE   0.255000E-05 I*N v|HST  
       7 GTB U    'SILICON         ' /? d)01  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 I.Catm2  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 D=%1?8K  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR ?Hdu=+ZV  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 MBjAe!,-  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR }'}n~cA.{  
     END nVoWER:  
yMyvX_UNI  
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 o,?G(  
<L*`WO]\l  
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： B1FJAKI);  
p<\!{5:  
    CHG 7*M-?  
    ALPHA A6061 IYtiX  
    END N3lz-vP-  
Yj bp:  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： Hn(Eut7%  
LibQlNW\  
    THERM R|$b\3  
    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 }:0ru_F)(4  
    END ~uq010lMno  
}=\?]9`  
| @ ut/  
rZ n@i  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 )HI
\T];  
nql9SQ'\\  
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。 JvvN>bg  
|qj"p  
4sORp^t'Q  
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。 *aS+XnT/  
-l_B;Sb:e  
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。 $kN=45SR  
1anh@T.  
现在我们必须告诉程序，从表面5到表面6的膨胀系数与默认的铝的热膨胀系数不同。关闭WS并创建一个新的THERM文件： ia_@fQ  
.hG*mXw>  
    THERM ?M|1'`!c8  
    COE 1 STYRENE EN[T3 Y  
    TCHANGE 1 EFx>Hu/[G  
    5 _()1"5{  
    ATS 100 2 'oY#a9~Z{  
    END 9M($_2,44  
 7FY2a  
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： +XO\#$o>W  
))Z>$\<:  
    ACON 1 G{4s~Pco[Q  
    PANT ,YvOk|@R  
    VY 4 TH 1000 -1000 "@hd\w{.  
    VY 5 TH 1000 -1000 u_+iH$zA
 
    END &)+H''J
Y  
_4)z:?G5  
    AANT %1jcY0zEQ  
    ACON 1 H I_uR$m  
    M 0 1 A DELF =&pLlG
  
    M 8.103249 1 A P YA 1 JrY*K|YdW  
rq!
*unJ  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 ?$)5NQB%  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 \$.{*f   
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 3TCRCz  
jZkc yx  
    ACON 2 *5k40?w  
    M 0 1 A DELF of_y<dd[G  
*@PM,tS;  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   AnX<\7bc}  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 M+VWAh#uD  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 yj_>G  
    END UQ0<sI=  
EZ|v,1`e  
    SNAP ;9h;oB@  
    SYNO 20 MULTI DZC@^k \E  
<nqv)g"u0  
图像质量有下降，但仍在合理范围内，即使温度发生变化，焦点仍然能够保持聚焦。现在注意表面5的位置。这告诉你两个套管必须延伸的地方及它们应该连接的位置。不受温度影响并不困难。 s^eiymP  
/QyKXg6)l  
我们已经为TH变量输入了确定的限制，因为程序不会让正TH变为负数。为了保持放大率不变，我们为主光线的YA添加了一个目标。您可以参考用户手册，以获得有关此功能的完整。 `q<W %'Tb$  
T#3@r0M  
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。 4RtAwB  
ML\>TDt  
"#o..?K  
z dgS@g  
Lm2!<<<  
yTd8)zWq  
@ G)yz!H