[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。 X[frL)k]  

vZdn  
kKFSCl/g  
YU89m7cc'  
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： 9I a4PPEH1  
3~e"CKD>  
    RLE <p48?+K9  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 :qV}v2  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' iY=M67V  
     LOG      124 O1@-)<_71  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 $J/Z~(=JT  
     APS               1 wff&ci28  
     UNITS MM   &CvNNDgrJ  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 BReNhk)S  
     MARGIN       1.270000 05(lh<C  
     BEVEL       0.254001 sOSol7n  
       0 AIR gI&& LwT4  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 >IW0YIQy,  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 rh*Pl]'3z  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 #clPao?r  
       1 CTE   0.255000E-05 $XFiH~GI  
       1 GTB U    'SILICON         ' 5!ll #/ {`  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 |kvom 4T  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 EDR;" G(N  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR 7$(>Z^ Em  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 pV:c`1\`  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 {:&t;5qz^  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 f>)k<-<yj  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 6#xP[hlR[  
       3 CTE   0.550000E-05 %nJ^0X_]  
       3 GTB U    'GE              ' K~A$>0c  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 #zC_;u$  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 $_-f}E  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR #>-_z  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 .+<Ul]e/  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 ^CUeq"GYoZ  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 <|~8Ezd  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 4h
>Dpml  
       5 CTE   0.550000E-05 1FU(j*~:  
       5 GTB U    'GE              ' g{@q  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 hKw4[wB]  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 nB?$W4  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR N"2Ire  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 '>AOJaA  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 B$aA=+<S  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 ]KfjZ
!Qh  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 SxLu<  
       7 CTE   0.255000E-05 +K4d(!Sb  
       7 GTB U    'SILICON         ' 75~>[JM  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 )s6pOxWx  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 \2#>@6Sqrl  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR *TY?*H  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 $LLkYOwI  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR SMVn2H@  
     END V`Z-m-V~1  
gF;i3OJg  
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 MtC\kTW  
&wsxH4  
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： 5" <7
 
53d8AJ_@X  
    CHG V3WHp'1  
    ALPHA A6061 z=>U>  
    END Hc1S:RW  
[mKPOg-t  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： ~"89NVk"  
D
jK:)  
    THERM JQQP!]%}  
    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 sf4NKe2*  
    END !6hUTjhW7z  
H%`Ja('"p  
62~8>71;'  
,$ L>  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 ~G.'pyW  
5y;texsj[  
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。 T!C39T  
E}K6Op;=v5  
}p 0\  
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。 +CL`]'~;E-  
iB1"aE3  
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。 ?yop#tjCbY  
/?<o?IR~6  
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： Q@gmtAp  
.}Va~[0j  
    THERM 9frLYJz"  
    COE 1 STYRENE [%'yHb~<  
    TCHANGE 1 hw/:  
    5 t'Zq>y;yg  
    ATS 100 2 {\3ZmF  
    END 555j@  
?-w<H!Y7  
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： %fB]N  
qScc~i Oq  
    ACON 1 K*^3FO}JG  
    PANT NuZiLtC  
    VY 4 TH 1000 -1000 o NX-vN-  
    VY 5 TH 1000 -1000 aMdWT4  
    END 7M;7jI/C  
Q-<N)K$F(4  
    AANT yClX!
OL  
    ACON 1 &`+tWL6L  
    M 0 1 A DELF W]b>k lp;  
    M 8.103249 1 A P YA 1 jd]Om r!  
<4r3ZV;'  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 v4c*6(m  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 .!|\Y!]^r  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 1vw[{.wC  
'/l<\b/E  
    ACON 2 XFJGL!wWm[  
    M 0 1 A DELF (JV [7u -  
%
NSb8@  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   `5da  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 {/|RKV83  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 h"R{{yf2  
    END (55k70>i3  
)Iu0MN&  
    SNAP L\;n[
,.  
    SYNO 20 MULTI h=:Ls]ZU  
JmlMfMpXMs  
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。 NVyel*
QE  
eO7 )LM4  
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。 7dxTyn=  
O7DaVlln  
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。 FFC"rG  
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