[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。 bw9a@X  
NtkEb :  
M' "S:  
*bDuRr?v9  
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： f8+($Ys  
ZGSb&!Ke  
    RLE =et=X_3-  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 nYY@+%`]z  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' BM&95p  
     LOG      124 'h%)@q)J)  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 !FZb3U@  
     APS               1 -uqJ~gD  
     UNITS MM   E@hvO%  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 ?%i|].<-'  
     MARGIN       1.270000 4Wk/^*?  
     BEVEL       0.254001 4&!`Yi_1L  
       0 AIR ]}i_NqW)  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 C]K@SN$   
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 [m?eSq6e2b  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 jl{>>TW{x  
       1 CTE   0.255000E-05 L9Z:>i?  
       1 GTB U    'SILICON         ' HZ5*PXg~  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 &sh %]o8  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 ox{)O/aj  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR i*#Gq6qZq  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 zK(9k0+s  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 iyc}a6g  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 M,8a$Mdqh  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 fMlxtj+5   
       3 CTE   0.550000E-05 (\e,,C%;  
       3 GTB U    'GE              ' _S{HVc  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 ;<Oe\X  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 ~4.Tq{  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR &Zs h-|N  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 A?ma5h  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 *$Aneq0f  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 uwsGtgd&  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 $fPf/yQmC  
       5 CTE   0.550000E-05 /PE3>"|wE  
       5 GTB U    'GE              ' J)oa:Q  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 zC(DigN  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 J~V`"uo  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR eY"y[  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 "KcSOjvJ  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 -8HIsRh  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 S)C =Q~&  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 MIub^ $<C  
       7 CTE   0.255000E-05 >7!4o9)c  
       7 GTB U    'SILICON         ' f7)}A/$4+  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000  4>uz'j<  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 Jt43+]  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR mLd=+&M  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 6 KP  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR c|X.&<lX  
     END ~QJD.'z  
z2i?7)(?;A  
镜头须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。我们运行THERM程序，首先测试是否所有需要的系数都存在。在命令窗口输入THERM TEST y)t< r  
u3R0_8 _.w  
这个镜头未为空气间隔分配系数。我们用CHG文件来处理问题，分配铝型6061的系数： ,+3l9FuQ  
y>'^<xk  
    CHG W @Y$!V<  
    ALPHA A6061 {# ;e{v  
    END rtS(iD@B"  
hzg&OW=:  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro：  gG1%.q  
x|<rt966A  
    THERM KV k 36;$  
    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 0t*JP
 
    END "[L[*>[9!  
y&-wb'==p  
68V66:0  
S)Sv4Qm  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 _}:9ic]e  
g05:A0X#  
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。 uhSRl~tn  
%L.,:mtq)  
NC)Iu  
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。 1"RO)&  
qXR>Z=K<  
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。 fKY6stJE  
dms R>Q  
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：
@\e2Q&O  
/Z';#G,z  
    THERM i64a]=  
    COE 1 STYRENE kIWQ _2  
    TCHANGE 1 P6&@fwJ<  
    5 4`)`%R$  
    ATS 100 2 wo5"f}vd#  
    END JOS,>;;F4  
YK!nV ,  
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： b?jRA^  
;| ##~Y.9  
    ACON 1 1`)ie%=  
    PANT tPIT+1.]z  
    VY 4 TH 1000 -1000 ^s\(2lB\F  
    VY 5 TH 1000 -1000 5"%r
,GMU  
    END 7pH(_-TF  
@G+Hrd6  
    AANT y/k6gl[`  
    ACON 1 K??%Qh5l+C  
    M 0 1 A DELF !(~eeE}|lM  
    M 8.103249 1 A P YA 1 0%+S@_|  
%W~Kx_  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 FPE[}  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 Qu,W3d  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 B!0o6)u'  
?lW-NPr  
    ACON 2 Eo 5p-  
    M 0 1 A DELF c"Kl@[1\~  
/)sA{q 4  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   "aIiW VQ  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 `% k9@k.  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 (Gr8JpV  
    END `[3Iz$K=  
) (unL`y  
    SNAP ;wwhW|A  
    SYNO 20 MULTI }R4%%)j(Vj  
!#j y=A  
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。 =># S7=  
T4dLuJl  
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。 0O<g)%Vz>  
va F^[/ (g  
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。 9g3e( z@  
! 7A _UA8  
*yKw@@d+p  
GEj/Z};;[b  
#Jp_y|  

OD7tM0Wn  
*z I@Htp