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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。 a?5[k}\  
&xZyM@  
Pi2|  
#%3rTU  
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: th5g\h%j*  
N)8HR9[!  
    RLE #<7O08 :  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 AF,BwLN  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' I8   
     LOG      124 >cmE t  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 F9q8SA#"  
     APS               1 p\v Mc\  
     UNITS MM   o/cjXun*  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 }A$WO {2  
     MARGIN       1.270000 ITuq/qts]A  
     BEVEL       0.254001 _1Z=q.sC  
       0 AIR ]LPQYL  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 R! s6% :Yg  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 #S g\q8(O  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 y? (2U6c  
       1 CTE   0.255000E-05 {1 J&xoV"  
       1 GTB U    'SILICON         ' }*U[>Z-eO  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 eEc4bVQa  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 _+f+`]iM  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR =;~I_)Pg1  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 &.i^dO^}  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 Wk;5/  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 OvL\u{(<F  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 mZk0@C&:6  
       3 CTE   0.550000E-05 jMBiaX`F  
       3 GTB U    'GE              ' t6N*6ld2b  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 |w}w.%  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 +m\|e{G  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR +~Cy$M CX  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 f6<g3Q7Mu  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 9$K;Raz%  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 "L"150Ih  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 1r[@(c0  
       5 CTE   0.550000E-05 (3vHY`9  
       5 GTB U    'GE              ' V) o,1  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 :Gqy>)CxX  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 vy@rQC %9  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR o(A|)c4k  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 J a,d3K  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 5R MS(  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 sE(HZR1  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 d=.2@Ry  
       7 CTE   0.255000E-05 ihL/n  
       7 GTB U    'SILICON         ' m"tOe?  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 qf'm=efRyu  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 :y]Omp  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR JM$.O;y -  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 j{VGClb=T  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR Weoj|0|t  
     END 1tzV8(7  
;_kzcK!l  
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 rk2xKm^w  
wl=61 Mb  
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: w [>;a.$  
5,"l0nrk  
    CHG 5R$G(Ap_  
    ALPHA A6061 H2gj=krK  
    END +y+"Fyl  
I 1d0iU  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro: =?0lA_ 0  
zkM"cb13q/  
    THERM ]T! }XXK  
    ATS 100 2   !将100℃时镜头副本放到ACON2中,所有参数随温度变化而改变 c{ZY,C&<  
    END ~Z/ ^c,[:  
".*x!l0y7  
59uwB('|lH  
[a[/_Sf{  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 K?x,T8<aW  
Id'RL2Kq*&  
有一种简单的方法来判断光线的轴向位移可能会带来什么变化。首先,单击按钮在ACON 2中创建一个检查点。 现在打开WorkSheet(单击按钮),然后单击PAD选择表面4。 我们猜测该空气间隔的变化可能会改变焦点位置。 实际上,所需的变化量应该非常小,因此将速度滑块滑到底部附近,然后将“间距”滑块向右滑动,如图所示。 {'+Q H)w(  
6Sj6i^"  
-a Gcf]6  
图像几乎汇聚在焦点上,并且改变非常小,从65.828变化到65.625。 现在我们必须找出一种方法,使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分,外套管从表面4向右延伸,经过下一个镜片,然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成,内部由塑料制成,则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 =]R3& ]#n  
u#7+U\  
再次返回ACON 1,WorkSheet仍然打开,创建一个检查点并单击添加表面按钮。现在点击图中的透镜表面4和5之间的轴。插入虚拟表面。 ?C0l~:j7D  
NMO-u3<6.  
@\_x'!R  
现在我们必须告诉程序,从表面5到表面6的膨胀系数与默认的铝的热膨胀系数不同。关闭WS并创建一个新的THERM文件: 1x J TWWj-  
 q}Z3?W  
    THERM iL{M+Ic  
    COE 1 STYRENE wu<])&F  
    TCHANGE 1 @xsP5je]  
    5 }G46g#_6d>  
    ATS 100 2 v <\A%  
    END ?eV(1 Fr@  
%wV>0gQTf  
我们运行这个程序,ACON 2确实发生了变化。现在的诀窍是找到外套管和内套管的长度,以便按照我们的意愿进行最佳补偿。对于此任务,我们使用优化程序。这是我们的MACro: +Z2MIC|Ud  
< |O^>s;  
    ACON 1 r9 y.i(j  
    PANT ;32#t[i b  
    VY 4 TH 1000 -1000 EY`H}S!xy  
    VY 5 TH 1000 -1000 7DW]JK l  
    END 6< J #^ 6  
! ueN|8'  
    AANT "yz iXT@V  
    ACON 1 7fp(R&)1  
    M 0 1 A DELF ln*icaDqf  
    M 8.103249 1 A P YA 1 +YOKA*  
fa* Cpt:  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 YIt9M,5/Q  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 WlB' YL-`g  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 ;cQW sTfT  
1 "TVRb  
    ACON 2 `?*%$>W#"  
    M 0 1 A DELF Sydh2d  
+1C3`0(  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   A|#`k{+1-  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 5\mTr)\R  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 wmNHT _  
    END 4Ph0:^i_  
LL^q1)o  
    SNAP "; [ iZ  
    SYNO 20 MULTI Mj>}zbpk /  
n>,L=wV  
S&O3HC  
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。 1L7{p>;-dO  
DVZdClAL  
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。 s6*ilq1  
{>3\ N0e5  
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。 dCYCHHHF  
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