[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。 SWw!s&lP&  
=-Hhm($n  
>rlUV"8jY;  
w=fWW^>bP  
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： )&T 5/+  
Jw5@#
j  
    RLE Q>4NUq  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 HXT"&c|  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' B](R(x>L  
     LOG      124 9]+zZP_#  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 <O=0^V  
     APS               1 OB
9E30  
     UNITS MM   t
RI<K  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 ;-"!
p  
     MARGIN       1.270000 +%TgX&a  
     BEVEL       0.254001 ~8&->?{  
       0 AIR h;vY=r-  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 [5'HlHK  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 Ag2~q  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 *Zg=cI@)(  
       1 CTE   0.255000E-05 wtSU43D  
       1 GTB U    'SILICON         ' aPlEM_escS  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 WYF8?1dt +  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 A5F(-  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR &-FG}|*4M  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 (b~l.@xh  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 #Hr'plg 8  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 J>#hu3&UOQ  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 Q&PWW#D  
       3 CTE   0.550000E-05 )SP"V~^Wn  
       3 GTB U    'GE              ' i. )^}id  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 @D-I@Cyl  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 @_"cMU!  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR d#+Nef5  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 oU,8?(}'~  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 hN K wQ  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 F&uiI;+zJ  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 , poc!n//  
       5 CTE   0.550000E-05 9Vq  
       5 GTB U    'GE              ' " 4#&tNQ  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 yCR8c,
'8  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 ,j>FCj>  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR +a*Ic8*  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 z59;Qk  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 l?"^2in.  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 >"1EN5W  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 DcFYb|p  
       7 CTE   0.255000E-05 #Tzs9Bkaca  
       7 GTB U    'SILICON         ' jNx{*2._r  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 (PH7nW7  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 %6@)fRw  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR 7L/LlO/  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 uQbag]&j  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR |APOTQ
V  
     END v&G9HiH  
zmZU"eWp)  
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 _;^x^  
msCz\8Xd  
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： WFc4(Kl  
nLAwo3  
    CHG [mwqCW&  
    ALPHA A6061 ~M* UMF^  
    END }R}M>^(R4  
`+(n+QS _  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： N/WtQSl  
aC=2v7*  
    THERM PW%ith1)<  
    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 TDfloDxA  
    END q]f7D\ M  
J ?aJa  
F$4=7Njv  
c{to9Lk.#  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 mpD.x5jm<  
FTEC=j$ln  
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。 U~sC%Ri-@U  
x&u@!# d]  
/
|NyO+Io  
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。 g,*fpk  
8?m=Vw<kIZ  
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。 _}j>  
WxD$k3U  
现在我们必须告诉程序，从表面5到表面6的膨胀系数与默认的铝的热膨胀系数不同。关闭WS并创建一个新的THERM文件： ?$;&DoE  
%r6_['T  
    THERM q2|z \  
    COE 1 STYRENE OY|9V  
    TCHANGE 1 jX'pUO  
    5 ()8=U_BFz  
    ATS 100 2 
\Qv:7;?  
    END WSeiW  
B^/Cx  
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： Q ijO%)  
~FI} [6Dd  
    ACON 1 d72( g$F  
    PANT \QSD*  
    VY 4 TH 1000 -1000 S]T71W<i  
    VY 5 TH 1000 -1000 }Dcpe M?  
    END /^{Q(R(X<  
GRL42xp'*D  
    AANT /L$q8+  
    ACON 1 ZA_~o#0%  
    M 0 1 A DELF wU]8hkl?  
    M 8.103249 1 A P YA 1 nf_(_O=  
+LWgby4q  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 4K;0.W;~|  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 >4>. Ycp  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 ?OO
!M  
<;+QK=f  
    ACON 2 |M<R{Tt}nf  
    M 0 1 A DELF Z^A(Q>{e  
?|2m0~%V=  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   c&RiUU7  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 n#GHa>p.-  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 o'P
[uB/  
    END 3e;K5qSeo/  
LWM& k#i  
    SNAP rY6bc\?`x  
    SYNO 20 MULTI bw#\"uJ  
TxkvHiq2  
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。 ]%Whtj.,x7  
kc2E4i  
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。 ,tBc%&.f  
z"sv,W  
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。 M@.?l
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