[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。 k<3_!?3  
6lc/_&
0  
,Uv8[ci%9  
pd{;
`EW|  
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： ,.+"10=N.  
@5# RGM)5^  
    RLE Y)L\*+ >"[  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 tFd^5A*  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' A*:(%!  
     LOG      124 UW[{Y|oE  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 4';]fmf@[i  
     APS               1 V-(LHv  
     UNITS MM   7" wn024  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 /@bLc1"  
     MARGIN       1.270000 OWK)4[HY(  
     BEVEL       0.254001 {@u}-6:wAT  
       0 AIR 5}4MXI4  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 jdYv*/^  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 =9;jVaEMJL  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 = *A_{u;E  
       1 CTE   0.255000E-05 g loo].z  
       1 GTB U    'SILICON         ' =c8U:\0  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 )LYj,do  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 $u4esg  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR ,
b@0Qa"  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 @zJ#16Vi  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 7=ZB;(`L1  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 NW9k.D%  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 o/fq  
       3 CTE   0.550000E-05 s geP`O%  
       3 GTB U    'GE              ' m(3bO[u1  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 ::vw1Es  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 GfQP@R"  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR 'ej{B0rE  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 2/BFlb  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 ZX.VzZS  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 G<-)Kx  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 J 6S  
       5 CTE   0.550000E-05 ,9#G/nF  
       5 GTB U    'GE              ' cQv*lvG9>  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 {-S0m=  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 A?;/]m;  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR qgca4VV|z  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 Y#6@0Nn[G  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 I01On>"@7  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 N_VAdNJ^:  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 {F k]X#j  
       7 CTE   0.255000E-05 \+MR`\|3  
       7 GTB U    'SILICON         ' \FTvN  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 ]'_z(s}  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 n37( sKG  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR Ok6Y&#'P  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 ~9oS~fP?I  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR IFPywL{K  
     END TL7-uH  
m ]K.0E  
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 1"odkM  
i%*x7zjY{  
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： ~.x!st}  
H[,.nH_>+  
    CHG m2|0<P@k!  
    ALPHA A6061 .<42-IEc  
    END fJE k
i>1  
 ]NAPvw#p  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： X\%],"9%  
m; ABHq#  
    THERM Lp ]d4"L;3  
    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 TTE#7\K~B  
    END jQ`"Op 3  
h'-TZXs0e1  
T>uLqd{hH  
D}"GrY5  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 ~hvhT}lE  
yJp&A  
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。 FxZ\)Y  
L8j,?u#  
2qr
%xK'^B  
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。 mG@Q}Y(  
@ ~sp:l  
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。 7GP?;P  
Ew:JpMR  
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： ^5T{x>Lj  
ZY/at/v  
    THERM g(5s{njL  
    COE 1 STYRENE `a6;*
ry  
    TCHANGE 1 /BIPLDN6  
    5 y~luuV;uj  
    ATS 100 2 ADBw" ? >  
    END THua?,oyW  
T]vD ,I+  
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： Zh(f2urKV  
S&=B&23T  
    ACON 1 ,!Hl@(  
    PANT ?APzx@$D.  
    VY 4 TH 1000 -1000 R*[ACpxr  
    VY 5 TH 1000 -1000 []2GN{m  
    END 1OGlD+f  
cKfYkJ)A'  
    AANT {[9^@k  
    ACON 1 k{bba=<  
    M 0 1 A DELF hNoN=J  
    M 8.103249 1 A P YA 1 LTY.i3  
uVO9r-O8p  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 rb_G0/R  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 #YNb&K n  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 aFSZYyPxwv  
Ml3F\ fAW  
    ACON 2 ld?M,Qd  
    M 0 1 A DELF OS9v.pz  
GS,pl9#V_  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   .6"7Xxe]<  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 <^~F~]wnH  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 @1+/r
?b  
    END ,
\m c.80  
zR .MXr  
    SNAP L9kP8&&KK  
    SYNO 20 MULTI ]d[q:N]z  
ZRHTvxf
 
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。 7/1S5yUr|  
m88~+o<G%  
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。 f65Sr"qB3  
'I~dJEW7  
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。 +?<jSmGW  
/f[_]LeV]  
~4^e a  
|<V{$),k  
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4TKi)0 #7  
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