01
模拟光学平板的热效应
设定的初始结构中包含两块窗口片,材料选择H-K9L,厚度均为20mm,通光孔径大小是25mm,窗口片之间的间隔是100mm,相关参数设置如下图所示。
还需要在两块玻璃窗口片间隔中设定空气的热膨胀系数TCE: 23ppm,玻璃材料的热膨胀系数在玻璃库中是默认的。
当玻璃元件改变温度后,由表达式 L' = L(1 + αΔT) 给出的尺寸也会发生线性变化,其中L为线性尺寸,α 为 TCE,∆T为温度的变化。 当材料膨胀时,曲率半径也会变大。 因此,玻璃表面的厚度和半径也会随温度呈线性变化。 线性的假设仅仅是一个近似,但非常适合用于估算大多数材料和温度的范围。
参数设置完成后,查看其2D视图,如下:
TEMP: 设置的温度
THIC: 指定面厚度
SDIA: 指定面的半直径
在右侧系统选项中,环境选项中勾选“折射率数据与环境匹配”,默认是20℃。
对结构2、3、4中所有参数选择热拾取,跟随结构1。
设置完毕后,发现多重结构中表面厚度与半径发生明显变化,即得到温度变化对表面厚度和半径的影响。
02
模拟精密抛光非球面透镜 AC1610-A的热效应
登录LBTEK官网,搜索AC1610-A,点击下载ZEMAX文件,打开ZEMAX。
在右侧系统选项中,在环境选项中勾选“折射率数据与环境匹配”。
在上面工具栏中的设置里找到热分析。
界面弹出的多重结构编辑器中出现了4个多重结构,第一个是默认的20℃,即初始结构,结构二是设置的最低温度20℃,结构三是一个相对中间的温度35℃,如果想要数据更多,可以在上一步中将多重结构的数量填多一些,最后一个是最高温度50℃。
在评价函数编辑器中将其他多重结构按照下图所示参数设置,设置完毕后,发现多重结构中焦距以及工作距离发生变化,即得到温度变化对焦距和工作距离的影响。
ZEMAX模拟光学平板的热效应,可以得到不同温度下的玻璃热胀冷缩的具体数值; 模拟精密抛光非球面透镜AC1610-A的热效应,可以得到不同温度环境下产品性能参数的变化。