[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。 rR!U;  
0yHjrxc$  
)!C7bTv 4  
\$;~74}  
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： A1Q +0  
IT1PPm  
    RLE b~W)S/wF$P  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 /Dw@d,&[  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' 5.k}{{+  
     LOG      124 /{DaPqRa  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 bag&BHw  
     APS               1 y~p4">]  
     UNITS MM   vOgLEN&]  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 CT}' ")Bm  
     MARGIN       1.270000 *mV&K\_  
     BEVEL       0.254001 {NeWdC  
       0 AIR a`38db(z  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 6_U|(f  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 zKJ.Tj W  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 6{7 3p@  
       1 CTE   0.255000E-05 gUGOHd(A  
       1 GTB U    'SILICON         ' QUPf*3Oy  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 !~d'{sy6  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 E{gv,cUM  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR {{E jMBg{  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 ( 2zeG`  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 `Z8^+AMc  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 tE:X,Lt[  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 cno;>[$  
       3 CTE   0.550000E-05 RH=$h! 5  
       3 GTB U    'GE              ' ss; 5C:*y  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 <~O}6HQ#  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 (H[  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR Tc,$TCF  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 %|jzEBz@  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 (+x]#
#Q  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 ;[caiMA-  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 jIZ+d;1  
       5 CTE   0.550000E-05 3q CHh  
       5 GTB U    'GE              ' hpjUkGm5  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 A:c]1  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 |1i]L@&  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR cdN/Qy  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 3]_qj*V
 
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 {WKOJG+.  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 =Pj@g/25u  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 0T1ko,C!,e  
       7 CTE   0.255000E-05 0`Gai2\1@  
       7 GTB U    'SILICON         ' KJ pj  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 PnJ*Zea  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 u6p5:oJj,  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR ,wlbIl~  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 f^u^-l  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR
Db,= 2e  
     END Wk,6) jS=}  
PC[cHgSYU  
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 $mD>rx  
4XD)E&  
这个镜头未为空气间隔分配系数。我们用CHG文件来处理问题，分配铝型6061的系数： Ny B&uf  
1N>6rN  
    CHG }ymc5-  
    ALPHA A6061 )X~#n  
    END 2mSD"[%  
#TIX_RXh  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： | yS5[?.`  
XL&hs+Y  
    THERM }}s8D>;G~  
    ATS 100 2   ！将100℃时镜头副本放到ACON2中，所有参数随温度变化而改变 XN4oL[pO  
    END &7fY_~)B  
6mi$.' qP  
T^N L:78  
)F
+nSV;  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 ^g-Fg>&M  
T7^ulG1'  
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。 D9,e
3.?p  
qPqy4V.;  
O1|B3M[P  
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。 ;v%Q8  
xJN|w\&  
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。 L>0!B8X2  
y{YXf!AS  
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： m**0rpA  
o*-h%Z.  
    THERM 2ve lH;  
    COE 1 STYRENE \y[Bu^tk  
    TCHANGE 1 uXjoGcW  
    5 3Ca \`m)l  
    ATS 100 2 ^=Q8]W_*  
    END wH+FFXGJs  
zjea4>!A2  
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： h-Tsi:%b  
:jBZK=3F>  
    ACON 1 P8"6"}B;T  
    PANT ESn6D@"  
    VY 4 TH 1000 -1000 C2CYIok$&  
    VY 5 TH 1000 -1000 t'dHCp}  
    END mXQl;
 
NY.}uZ  
    AANT .4H_Zt[2  
    ACON 1 txj wZ_p  
    M 0 1 A DELF ;R/k2^uF  
    M 8.103249 1 A P YA 1 +ylxez
c  
1RCXc>}/  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 a3Z:C!|O'  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 mfu*o0   
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 @>M8Pe  
zhuyePn  
    ACON 2 ay=KfY5  
    M 0 1 A DELF z\e>DdS  
c9\B[@-q  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   wy,Jw3  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 UedvA9$&;  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 +R2^* *<  
    END _=o1?R  
N|UBaPS|
o  
    SNAP =''mpIg(  
    SYNO 20 MULTI -Pqi1pj]  
f@wsSm  
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。 [LJ705t  
o}WB(WsG  
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。 xP8iz?6"V  
3C>2x(]M  
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。 @/CRIei  
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