无热化红外望远镜:SYNOPSYS 光学设计软件

%gUf
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会发生什么。我们从下面的镜头开始。

这是示例文件中的镜头X11，我们调整了最后一个空气间隔以改善焦点。以下是此示例的RLE文件：

Kz>bfq7
    ID  FOUR  ELEMENT  INFRARED  OBJECTIVE <% #Dwo}
    WAVL  4.000000  3.250000  2.500000 <&JK5$l<X
    APS                1 } )DE
    UNITS  MM I)7STzlMj.
    OBB  0.000000   3.00000   30.00000   0.00000   0.00000   0.00000   30.00000 ybk~m
    MARGIN      1.270000 [0vgA#6I
    BEVEL       0.254001 *UL++/f
    0 AIR 96G8B62
    1 RAD   163.0500000000000   TH   4.50000000 ,', S
    1 N1  3.42403414  N2 3.42836910  N3 3.43782376 O_=2{k~s0
    1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04  1.40000E+00  7.50000E+00  1.60000E+01 C7PVJnY0
    1 CTE    0.255000E-05 T($d3Nn1
    1 GTB  U      'SILICON ' 0QJ :
    1 EFILE  EX1    31.417334   31.417334   31.671335   0.000000 =Q+i(UGHi
    1 EFILE  EX2    31.014427   31.417334    0.000000 b;Nm$`2
    2 RAD    255.4500000000000   TH   5.55000000  AIR c,@&Z#IZ`
    2 AIR Rhw- 49AWx
    2 EFILE  EX1    31.014427   31.417334    31.671335 `Xs3^FJt
    3 RAD    -721.5000000000000   TH    3.60000000 .M(')$\U
    3 N1  4.02415626  N2  4.03741119  N3  4.06419029 HrOq>CSR
    3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04  2.05000E+00  1.10000E+01  2.20000E+01 *LuR <V
    3 CTE    0.550000E-05 au=A+
    3 GTB  U    'GE          ' R:N4_4& C~
    3 EFILE  EX1   30.633643   30.633643   30.887644    0.000000 <O<Kf:i&c1
    3 EFILE   EX2   30.633643   30.633643    0.000000 <'T:9
    4 RAD     -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR +lYo5\1=
    4 AIR @FNaCmBX
    4 EFILE  EX1   30.633643   30.633643   30.887644 _\"2Mdk`]
    5 RAD     145.5000000000000    TH    3.15000000 "Yp:{e
    5 N1  4.02415626  N2  4.03741119  N3  4.06419029 TA4>12C6
    5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04  2.05000E+00  1.10000E+01  2.20000E+01 :zA/~/Wo
    5 CTE    0.550000E-05 2uSXC*Phz
    5 GTB  U  'GE           ' 5r2A^<)
    5 EFILE  EX1   27.236976   27.236976   27.490977  0.000000 z6'Cz}%EP'
    5 EFILE  EX2   26.712556   27.236976     0.000000 a7Mn/ i.
    6 RAD    120.4500000000000  TH    13.20000000 AIR 8Cx6Me>,=
    6 AIR @n|Mr/PAj
    6 EFILE  EX1   26.712556   27.236976   27.490977 ZYS`M?Au
    7 RAD    255.0000000000000   TH    4.50000000 sA(d_Yu_
    7 N1  3.42403414  N2  3.42836910  N3  3.43782376 ,|}}Ml
    7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04  1.40000E+00  7.50000E+00  1.60000E+01 xdLMy#U2
    7 CTE    0.255000E-05 W(4Mvd
    7 GTB U       'SILICON        ' ~`Y!_'(x
    7 EFILE  EX1   27.355510   27.355510   27.609511  0.000000 s78MXS?py
    7 EFILE  EX2   27.165926   27.355510    0.000000 6 4,('+
    8 RAD 2025.0000000000000 TH 107.272545 AIR \=1$$EDS9
    8 AIR F>F2Yql&W
    8 EFILE  EX1   27.165926   27.355510   27.609511 UWXl c
    9 RAD     -405.0000000000000   TH   0.00000000 AIR T0;8koj^_
    9 AIR \k4em{K
    END

让我们假设这个镜头必须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。现在的性能如何？为了找到答案，我们运行THERM程序，首先测试是否存在所有必需的系数。

QjlQsN!
    SYNOPSYS AI>THERM TEST c1ga{c`Z
Y+d+
    WARNING -- NO DEFAULT CTE HAS BEEN ASSIGNED TO AIRSPACES G'U! #
    ALL GLASSES IN THIS LENS HAVE BEEN ASSIGNED THERMAL-INDEX COEFFICIENTS Iwx~kvz\_(
    SYNOPSYS AI>

实际上，这个镜头从未为空气间隔分配系数。我们用CHG文件解决了这个问题，分配铝型6061的系数：

mOC<a7#
    CHG @?2ES@G+Ji
    ALPHA A6061 u<['9U
    END

现在我们可以激活热追踪。我们创建并运行一个新的MACro：

{Mpx33
    HERM sRI0;
    ATS 100 2 H/2dVUU
    END

这将镜头的副本放在多重结构2中，所有参数也都随着温度从默认的20到100度的变化而变化，这是ACON 2现在的样子

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好处。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显示中的表面4。我们怀疑以下空气间隔的变化可能会改变焦点位置。实际上，所需的变化必须非常小，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。

实际上，图像几乎汇聚在焦点上，并且改变非常小，从65.7到65.577。我们越来越近了。现在我们必须找出一种方法，使元件3以那种方式随温度移动。有时可行的一个技巧是设计具有外套管的单元，外套管从表面4向右延伸，经过下一个元件，然后使用内套管返回中途并保持这些元件。如果外套管由铝制成，内部由塑料制成，则元件3的净运动将小于全铝套管的净运动。
再次返回ACON 1，WorkSheet仍然打开，创建一个检查点并单击Add Surface按钮

。现在点击表面4和5之间的透镜图中的轴。插入虚拟表面。

现在我们必须告诉程序，从5到6的膨胀系数与默认的铝不同。关闭WS并创建一个新的THERM文件：

L`"j>),
    THERM -Hh.8(!XoO
    COE 1 STYRENE $5wf{iZY.Q
    TCHANGE 1 *Y':raP
    5 \ z3>kvk
    ATS 100 2 8w$q4fg0
    END

我们运行这个，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：

~H c5M5m
    ACON 1 |s'5~+
    PANT KG=57=[
    VY  4  TH 1000 -1000 2EH0d6nt
    VY  5  TH 1000 -1000 R=J5L36F
    END *{("T
Q_)$Ha{>H,
    AANT Qt\^h/zjG
    ACON 1 onU\[VvM
    M  0  1  A  DELF 7O-fc1OTv
    M  8.103249  1  A  P  YA  1 yNhRh>l
&0`i(l4]l
    GSO  0.5  5.332000  3  M  0 7Ucq(,\./
    GNO  0.5  1  3  M  0.5 +a"f)4\
    GNO  0.5  1  3  M  1.0 Z,oCkv("n
ZY|$[>X!
    ACON 2 ]1 jhy2j
    M  0  1  A  DELF [(2XL"4D
OH13@k
    GSO  0.5  5.332000  3  M  0 KPAvNM
    GNO  0.5  1 3  M  0.5 9>@Vk vpY
    GNO  0.5  1 3  M  1.0 Vb)NWXmyu
    END M0$_x~
DB+oCE<.#
    SNAP l<;~sag
    SYNO  20  MULTI

这将尝试在两个温度下保持系统聚焦并尝试同时保持图像质量。我们运行这个，现在ACON 2中的镜头比以前更好：

有一些图像质量下降，但在合理范围内，焦点仍然在应该的地方，即使温度变化。现在注意表面5的位置。这告诉你两个套管必须延伸到哪里以及它们应该连接的位置。不受温度影响并不困难。
一些评论是有条不紊的。我们已经为TH变量输入了清楚的限制，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。（有些变化可能会改变这种情况，我们必须小心。）我们还没有实现这些选项来解释是将镜头放在元件的左边还是右边，因为对于此示例，扩展被默认应用于正确的地方。是的，有时不受温度影响确实更复杂，您可以参考用户手册，以获得有关此强大功能可用于更艰难任务的选项的完整说明。

详情请咨询：sales@asdoptics.com 027-87582688

optics1210	2019-01-16 23:05
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