[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。 *{("T  

l*w*e.ezQ  
Q*N{3G!  
l4>c  
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： m%cwhH_B  
S}P rgw/  
    RLE ^GS\(egt  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 7Bym?  
     FNAME 'X11.RLE                                           '
8shx7"  
     LOG      124 sDB,+1"Y$  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 f28bBuv1?  
     APS               1 (]` rri*^  
     UNITS MM   twox.@"U  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 !;UoZ~  
     MARGIN       1.270000 t,u;"%go  
     BEVEL       0.254001 7]_zWx,r  
       0 AIR RF= $SMTk  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 j[A:So  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 \hWac%#  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 NX5$x/uz  
       1 CTE   0.255000E-05 p^1~o/  
       1 GTB U    'SILICON         ' 2;K2|G7  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 @*roW{?!  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 {DapXx  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR Us.k,  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 CFUn1^?0  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 HQNpf1=
D  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 8#w%qij  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 "yc|ng  
       3 CTE   0.550000E-05 Ciy%7_~\  
       3 GTB U    'GE              ' pL . 0_  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 e{H(  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 ~e&O?X  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR \EXa 9X2  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 k=cDPu -  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 yJ="dEn>i"  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 xf{ZwS%X  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 +sV~#%%  
       5 CTE   0.550000E-05 "|Kag|(qB  
       5 GTB U    'GE              ' <I#M^}`  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 "}Ikx tee  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 ]:;dJc'  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR &WeN{  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 cTq;<9Iew  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 E $P?%<o  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 qi ">AQpp  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 PuhvJHT  
       7 CTE   0.255000E-05 ]57yorc`  
       7 GTB U    'SILICON         ' ==BOW\  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 vOLa.%X]h  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 kZ PL$\/A  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR sm
;kg=  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 &KY!a0s  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR _ds;:*N+qA  
     END %WC^aKfY  
h?H|)a<^9  
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 G
{{M'1  
(AX$Svw  
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： tLxeq?Oo]  
)TEm1\  
    CHG M[+#*f.T}  
    ALPHA A6061
xI.0m  
    END &8Z.m,s]  
B*Ey&DAV  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： B[q"oI`  
J7qTE8W=  
    THERM \ @[Q3.VX  
    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 <s7cCpUFP  
    END ~L>86/hP,N  
!Qf*d;wxn(  
T"aE]4_  
#a2gRg
  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 J .VZD  
i]s%tEZ1  
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。 lD, ~%  
Yg,;l-1  
~A1!!rJX  
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。 6B%  h  
o(H.1ESk  
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。 B^]PKjLNZ  
YRCs&tgs  
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： Nd+1r|e'  
89;@#9  
    THERM [3I
|MZ  
    COE 1 STYRENE =*I|z+  
    TCHANGE 1 @g4o8nH}  
    5 hF$qH^-c*A  
    ATS 100 2 N>,`TsUwW  
    END zsd1n`r  
A)
V*faD  
我们运行这个程序，ACON 2确实发生了变化。现在的诀窍是找到外套管和内套管的长度，以便按照我们的意愿进行最佳补偿。对于此任务，我们使用优化程序。这是我们的MACro： 9(nq 4HvI  
0?(uqjD:  
    ACON 1 <9piKtb|L  
    PANT T1*.3_wtP  
    VY 4 TH 1000 -1000 wwywiFj  
    VY 5 TH 1000 -1000 zA8@'`Id  
    END -B9e&J {K  
K5|~iW'  
    AANT )XGz#C_P  
    ACON 1 /PeT4hW}  
    M 0 1 A DELF jU7[z$GX  
    M 8.103249 1 A P YA 1 l_yF;5|?z  
g2m*Q%  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 J{-`&I'b  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 hc+B+-,  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 Eu:/U*j  
80_w_i+  
    ACON 2 DyCzRkH
  
    M 0 1 A DELF gwQMy$  
<n06(9BF  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   :i4(cap&}F  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 d1/9 A-{  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 H@Ot77(*  
    END Ie!&FQe2q  
W dD889\  
    SNAP #IZh}*$  
    SYNO 20 MULTI BZHoRd{EH  
\U]K!K=  
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。 <j>;5!4!}  
& ]]l0B  
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。 =CRptk6tS  
3MFTP5~  
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。 =g!Pw]  
R"V90bCf  
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