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小火龙果 2023-08-09 09:41

SYNOPSYS 光学设计软件课程三十五:无热化红外望远镜

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。 N$ZThZqqv  
xJ9_#$ngeM  
aDa}@-F&a  
O?@1</r^  
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: $4kc i@.  
G#'3bxI{f+  
    RLE B$7m@|p!  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 =S@$"_&  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' uAyj##H  
     LOG      124 : o$ R@l  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 |6B:tw/.  
     APS               1 ~nb%w?vv  
     UNITS MM   c>K/f7  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 pooi8" G  
     MARGIN       1.270000 tBG :ECUL  
     BEVEL       0.254001 kETA3(h'  
       0 AIR \E.t=XBn  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 5fb,-`m.  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 5h[u2&;G  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 L4sN)EI  
       1 CTE   0.255000E-05 o<-%)#e  
       1 GTB U    'SILICON         ' :LVM'c62c>  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 d8M"vd  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 :=~%&  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR W<2%J)N<  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 ]T^m>v)X  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 6u7 (}K  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 #`GW7(M  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 +,>f-kaV  
       3 CTE   0.550000E-05 @.*[CC;&  
       3 GTB U    'GE              ' >^:g[6Sj  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 o;Zoj}  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 }p t5.'l  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR '*>LZo4  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 &X+V}  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 K@n.$g  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 h9+ylHW_cp  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 #2ZXYH}  
       5 CTE   0.550000E-05 C4Z~9fzT  
       5 GTB U    'GE              ' NJUYeim;  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 1`O`!plD+  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 X 3L9j(  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR Tc:W=\<  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 PR|Trnd&D  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 4Bx1L+Cg  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 *BXtE8 BU  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 &;)~bS(   
       7 CTE   0.255000E-05 Ynz^M{9)K  
       7 GTB U    'SILICON         ' CI{]o&Tf  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 #C+Gk4"w  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 c;U\nC<Y  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR +8^9:w0}  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 Sa,N1r  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR y^@% Xrs  
     END XOqpys  
8@h zw~>  
镜头须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。我们运行THERM程序,首先测试是否所有需要的系数都存在。在命令窗口输入THERM TEST o95O!5 hl  
*|t]6!aVLS  
这个镜头未为空气间隔分配系数。我们用CHG文件来处理问题,分配铝型6061的系数: ]nX.zE|F  
R8'yQ#FVy  
    CHG k 5"3*  
    ALPHA A6061 3]N}k|lb%  
    END h*MR5qa  
(X>y)V  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro: W$'pUhq\H  
l42m81x"  
    THERM Czv lZDo  
    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 N7oMtlvL[w  
    END ?G?=,tV  
p,tB  
=rBFMTllM  
,x Tbt4J  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 raqLXO!j  
d:pp,N~2o  
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。 "~V}MPt  
\^#1~Kx  
BB%(!O4Dl  
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。 QK?5)[ J  
mlVv3mVyR<  
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。 Q%eBm_r;  
.vW~(ZuD  
>}4]51s  
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: Hzj*X}X#K  
%M`|0g}!  
    THERM zr[~wM  
    COE 1 STYRENE QIV<!SO  
    TCHANGE 1 D~?kvyJ  
    5 J:(Shd'4D  
    ATS 100 2 `S~u4+y]  
    END 5t<]|-i!  
,B#Y9[R  
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: :?UIyN?  
i3%~Gc63  
    ACON 1 &U=f,9H  
    PANT I2W2B3D` c  
    VY 4 TH 1000 -1000 'I<j`)4`d  
    VY 5 TH 1000 -1000 ReE3742@  
    END OeAPBhTmFj  
; zvnDox  
    AANT w-#0k.T  
    ACON 1 {``}TsN  
    M 0 1 A DELF qXhrK /  
    M 8.103249 1 A P YA 1 4`UT_LcI  
8 6+>|  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 kdHql>0  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 <Z__Q  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 xw-q)u  
RdDcMZ  
    ACON 2 uc<@ Fh(  
    M 0 1 A DELF )m'_>-`^:  
19rUvgC{M  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   AO]lXa  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 |X.z|wKT6  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 @s@  
    END Orb(xLChJ  
M[{Cy[ta  
    SNAP Q&#:M>!|  
    SYNO 20 MULTI |{ [i M  
\k,bz 0  
kC k-  
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。 {S}@P~H =  
q kKABow  
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。 *nc4X9  
{DK:"ep  
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