[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。 ZFz>" vt@  
s&8Q
RI.  
QJOP*<O  
D/@:wY  
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： MEq ()}7P  
^t9"!K  
    RLE {[)J~kC+  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 WmOd1  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' u8-)LOf(  
     LOG      124 nCXIWLw  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 `|v0@-'$  
     APS               1 }b6ja y  
     UNITS MM   [x-Z)Q.5  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 w7w$z_P  
     MARGIN       1.270000 :^J(%zy  
     BEVEL       0.254001 \*d@_oQ$  
       0 AIR I?l*GO+pz  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 ^N0hc!$  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 !Y`nKC(=z  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 Y @pkfH  
       1 CTE   0.255000E-05 k{"~G#GwP  
       1 GTB U    'SILICON         ' :~U1JAs$  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 s~M!yuH  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 Qzb8*;4?FF  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR UmInAH4  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 `^F'af  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 /Hx%gKU  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 dtm_~r7~  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 C+-~Gmrb(7  
       3 CTE   0.550000E-05 X+bLLW>&  
       3 GTB U    'GE              ' OuS{ve  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 6mMJ$FY+  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 v8-F;>H  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR P{rJG '  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 B'atwgI0  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 >nvreis  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 K& 2p<\2  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 =NyzX&H6  
       5 CTE   0.550000E-05 N-K.#5  
       5 GTB U    'GE              ' Gash3}+  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 Y6^lKw  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 fgTvwOSk  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR %#ms`"H  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 E62VuX  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 bLSI\  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 P]r"E  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 B:+}^=  
       7 CTE   0.255000E-05 My_fm?n  
       7 GTB U    'SILICON         ' @YW
fq$23  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 9c#9KCmc  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000  /=[M  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR `d3S0N6@  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 v`x~
O+  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR ][wS}~):  
     END  v+G}n\F  
.B#L
t,m  
镜头须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。我们运行THERM程序，首先测试是否所有需要的系数都存在。在命令窗口输入THERM TEST !Me
%W3  
ot(|t4^  
这个镜头未为空气间隔分配系数。我们用CHG文件来处理问题，分配铝型6061的系数： ?R"5 .3  
br$!}7#=L  
    CHG PX2Ejrwj  
    ALPHA A6061 ><`.(Z5c  
    END (IJf2  
q2gc.]K\  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： bp$8hUNYz-  
X] Tb4  
    THERM &\Cvrxa  
    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 t'm]E2/  
    END B>a`mFM  
K%Q^2"Eb0  
<uv{/L b  
>SfC '*1  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 Y5ebpw+B-  
R&PQ[Xc  
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。 rYm<U!k  
|nU:  
_eO+O=j_x  
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/<{:R"  
4_r8ynq{z  
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。 {fIH9+v  
Im6ymaf9  
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： L)B?p!cdLT  
X<-]./  
    THERM 5\QNGRu"  
    COE 1 STYRENE z{!wQ~ j  
    TCHANGE 1 F<IqKgGz
H  
    5 vkbB~gr@*  
    ATS 100 2 /xsa-F  
    END A=h`Z^8\B  
B(^fM!_%-6  
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： 7M*+!al9  
c%uhQ62  
    ACON 1 66Hu<3X P  
    PANT :nZ*x=aq  
    VY 4 TH 1000 -1000 $8_*LR$  
    VY 5 TH 1000 -1000 \I'A:~b)L  
    END OQ!mL3f  
_}JygOew  
    AANT *bv Iqa  
    ACON 1 $RA"NIZ:!  
    M 0 1 A DELF 7zQD.+&L  
    M 8.103249 1 A P YA 1 ?kS5=&<  
=797;|B H  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 $T3/*xN  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 xn}'!S2-b  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 mT-5Ok&TUe  
6e~+@S  
    ACON 2
D4
o?  
    M 0 1 A DELF \DGm[/P  
zROyG  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   @ju-cv+  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 o_\b{<^I  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 )(DV~1r=  
    END Th,2gX9  
@ZX{q~g!  
    SNAP GSpS8wWD }  
    SYNO 20 MULTI 9=JU&/!  
sV[|op  
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。 #+_OyZ*  
iZ_R oJ  
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。 %Yd}},X_E  
x!"!oJG^k  
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。 F7"Ihb^l  
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\LM'KD pP_  
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