[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。 bQpoXs0w;  
^@N`e1  
7H?!RYrx  
DZ%8 |PmB  
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： Y)v
%  
aLHrl6"  
    RLE K_FBy  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 `{WCrw6)  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' kw;wlFU;  
     LOG      124 v'$ykZ!Z  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 S}O5l}E  
     APS               1 $4:~*IQ  
     UNITS MM  
X;5S  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 H<{*ub4'L*  
     MARGIN       1.270000 b2W;|  
     BEVEL       0.254001 "|\94  
       0 AIR Mi;Tn;3er  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 /:^tc/5U]  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 8vu2k>  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 s7AI:Zv  
       1 CTE   0.255000E-05 ?;/{rITP#  
       1 GTB U    'SILICON         ' <%(f9j  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 7V |"~%  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 WE7>?H*Ro  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR 75PS^5T,  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 VJGwd`qo*A  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 we @Yw6<  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 lej^gxj/2  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 `c>A
>c|  
       3 CTE   0.550000E-05 DU(X,hDBF  
       3 GTB U    'GE              ' NCp%sGBmG  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 2Sv>C `FMU  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 1ME|G"$;  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR ^75pV%<%  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 @i\7k(9:A  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 yM
W'-\  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 *?s/Ho &'  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 &C\=!r0j^  
       5 CTE   0.550000E-05 ;Kt'Sit  
       5 GTB U    'GE              ' uTxX`vH@!  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 x!Y(Y=i>  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 `AB~YX%(  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR 5X#i65_-  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 hwc:@'  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 6Uch0xha!  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 T %$2k>  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 F%9e@{  
       7 CTE   0.255000E-05 l A 0-?k  
       7 GTB U    'SILICON         ' 3KB|NS  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 "Wxo[I  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 ?]759,Q3L  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR dVij <! Lu  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 6hR^qdHg  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR Xq[:GUnt  
     END )j$b
9ZBk  
jt0H5-x  
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 B!$V
\Gs  
CD*f4I#d  
这个镜头未为空气间隔分配系数。我们用CHG文件来处理问题，分配铝型6061的系数： Ka[Sm|-q  
c8H9_6  
    CHG )zo#1$C-  
    ALPHA A6061 ^U R-#WaQ  
    END &Xj{:s#  
oUnq"]  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： kq-mr  
ee4KMS  
    THERM @2)t#~Wc4h  
    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 r_{)?B  
    END y8Ei=[  
o6`Y7,]  
aUsul'e;M  
^p{A!I!  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 s|fCR  
;P0,60  
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。 BT y]!%r'  
PmuEL@'^ U  
O7Y P_<,#  
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。 6{Krw\0  
fU\k?'x_  
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。 h0'8NvalQ  
9;;]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：  hg<"Yg=  
`</=AY>  
    THERM ::^qy^n  
    COE 1 STYRENE xg*\j)_}  
    TCHANGE 1 a>;3 j  
    5 'Qp&,xK  
    ATS 100 2 9b"}CEw  
    END kMfc"JXF  
:pL1F)-*  
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： y@2vY[)3s  
&etL&s v  
    ACON 1 e _SoM!;  
    PANT %RfY`n  
    VY 4 TH 1000 -1000 F``EARG)iu  
    VY 5 TH 1000 -1000 [RGC!}"mr  
    END E< io^  
0{^l2?mgSb  
    AANT <=5,(a5g  
    ACON 1 \UkNE5  
    M 0 1 A DELF K#m\qitb  
    M 8.103249 1 A P YA 1 Xy3g(x]  
qY*
%p  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 ~#IWM+I  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 @M1yBN  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 H`+]dXLB  
{Kq*5Aq8  
    ACON 2 DRKc&F6Qy  
    M 0 1 A DELF nsr _\F\  
LXTipWKz  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   )n[`Z#  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 ^6N3nkyZ  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 ^-csi  
    END kp#c:ym  
[7SI<xkv  
    SNAP ?h>%Ix  
    SYNO 20 MULTI ';fU.uy  
4:
%El+,_Y  
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。 (|ct`KU0#  
$@ T6g  
我们已经为TH变量输入了确定的限制，因为程序不会让正TH变为负数。为了保持放大率不变，我们为主光线的YA添加了一个目标。您可以参考用户手册，以获得有关此功能的完整。 H;b
'"./  
n41\y:CAo  
SYNOPSYS™ 现已更新至 2023 最新版本，扫码添加工作人员可申请免费试用。 SzgY2+Qq  
G}9bCr,  
g O\f:Pg  
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$J;=Ux)$  
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