[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。 @Q1!xA^S  
xm m,-u  
S_lGrk\j  
,np=m17  
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： ;&d#)&O"e  
3vrVX<_  
    RLE [S6u:;7  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 }7.A~h  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' ne#dEUD  
     LOG      124 f;E#CjlTL  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 4$-R|@,|_  
     APS               1 e@3SF  
     UNITS MM   .6y+van  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 Y9.3`VX  
     MARGIN       1.270000 geQ!}zXWi  
     BEVEL       0.254001 .; MS78BR  
       0 AIR yfl?\X{  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 ((M,6Q}  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 d1~#@6CIz  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 F^l1WX6  
       1 CTE   0.255000E-05 "L>'X22ed  
       1 GTB U    'SILICON         ' =,XCjiBeC  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 XIcUoKg^  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000
)fJ"Hq  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR ~WA@YjQ]  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 M=,pn+}y>  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 MlV(XG>'  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 z5@XFaQ  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 C'#KTp4!1  
       3 CTE   0.550000E-05 lZk  z\  
       3 GTB U    'GE              ' ^J^,@Hf_  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 Ip8ml0oG  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 s&73g0$$  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR L;V8c  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 bQ*yXJ^8  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 y 4i3m(S  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 e-dkvPr  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 ebA:Sq:w  
       5 CTE   0.550000E-05 }geb959  
       5 GTB U    'GE              ' u^MKqI  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 #Y5k/NPg  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 N[Z`tk?-  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR s^u Y  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 ::Zo` vP  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 ~[CFs'`(2  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 7xnj\9$m  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 3?
o4  
       7 CTE   0.255000E-05 M5#wz0  
       7 GTB U    'SILICON         ' 'lIs`Zc5N  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 ZthT('"a  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 6]7c
sOE  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR =j>xu|q  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 \HGf!zZ  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR 4 OPY  
     END 'i+L  
#-yCR  
镜头须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。我们运行THERM程序，首先测试是否所有需要的系数都存在。在命令窗口输入THERM TEST t:10  
sq$v6x sl  
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： ;21D^e  
*PF<J/Pr  
    CHG 0B.Gt&Oal  
    ALPHA A6061 Sa g)}6+  
    END s#?ZwD,=  
+M"j#H  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： #/>TuJc  
R"W}\0k  
    THERM FGDVBUY@  
    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 0pE>O7  
    END XIwJhsYZ'9  
oC5h-4~  
P&0eu  
\_Bj"K  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 Gxw1P@<F:  
XPdmz!,b  
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。 Z- feMM  
y[m,t}gi  
TIGtX]`  
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。 zud_BOq{f  
>9H^r\  
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。 k8D_  
J*;RL`  
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： 9xR5Jm>k  
&jJu=6 U B  
    THERM "D'e  
    COE 1 STYRENE c!IZLaVAr9  
    TCHANGE 1 `nF SJlr&  
    5 "#*W#ohVA  
    ATS 100 2 zj7ta[<tr  
    END h%/BZC^L]|  
U}w'/:H  
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： M@ U>@x;  
?c#s}IH  
    ACON 1 L-|l$Ti"  
    PANT 03~ ADj  
    VY 4 TH 1000 -1000 s+:|b~  
    VY 5 TH 1000 -1000 l5D)UO  
    END p!pf2}6Fd  
#Y=^4U`  
    AANT _ $a3lR  
    ACON 1 81Z;hO"~  
    M 0 1 A DELF syw1Z*WK  
    M 8.103249 1 A P YA 1 1GY
Z1iA  
P)vD?)Q  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 q%sZV>  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 ;FqmZjm  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 JV~ Dly>  
:9hGL  
    ACON 2 sT?{  
    M 0 1 A DELF ~$y"Ldrp  
Ja6KO2}p  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   gWr7^u&q@|  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 c
O J`^^P  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 Wk[a|>  
    END FI^Wh7J  
LhL |ETrJ  
    SNAP
Bt<)1_  
    SYNO 20 MULTI J
K2{9#*  
-lo?16w  
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。 "W(D0oy  
h`6 (Oo|  
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。 JvO1tA]ij  
z"4 q%DC  
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。 GlJ[rD  
'J?{/O^  
*q6XK_  
-m^-p  
_}5vO$kdO  
xUn"XkhP  
H@(O{ 9Yl;