[分享]Czerny-Turner单色仪&光谱仪的仿真 [复制链接]

测量系统(MSY.0003 v1.1) {#,FlR2  
>-P0wowL  
应用示例简述 }>0
Kc=  
c #kV+n<  
1.系统说明 i7rq;t<  
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 光源 z(3"\ ^T  
— 平面波(单色)用作参考光源 ju]]|  
— 钠灯(具有钠的双重特性) %U GlAyj  
 组件 -Q6pV<i  
— 光阑(狭缝)，抛物面反射镜，闪耀光栅 [Ni4[\  
 探测器 +&
OqJAu  
— 功率 C~qhwwh  
— 视觉评估 4*x!B![]y  
 建模/设计 X}(0y  
— 光线追迹：初始系统概览 yUO|3ONT  
— 几何场追迹+(GFT+)： YJ$ewK4E#.  
 窄带单色仪系统的仿真 D,\=zX;  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 -`OR6jd  
[.X%:H+  
2.系统说明 ^d80\PXz  
M N#C2 qz  
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3.系统参数 6>:~?gs  
4Umsc>yfK  
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4.建模/设计结果 6#M0AG  
Da[C'm=  
P]"deB|  
N?;o_^C  
总结 d&uTiH?0  
AwUc{h l<  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 ^,lZ58 2  
1. 仿真 87KrSZ  
以光线追迹对单色仪核校。 4|N\Q=,  
2. 研究 GQ2PmnV+  
应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 UglG!1L  
3. 应用 ~AanU1U<  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 b$O_L4CP  
可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。
UMuuf6  
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应用示例详细内容 =nx:GT3&[  
系统参数 S9R]Zl7{-  
Ia`JIc^e  
1. 仿真任务：Czerny-Turner干涉仪 *xg`Kwl5Kl  
Czerny-Turner干涉仪是一种广泛用于光和样本的光谱研究。主要由两个球面或抛物面反射镜、两个光阑以及一个作为分光元件的光栅组成。 BD7@Mj*|  
JhCkkw  

lhoq3A  
tx5T^K7[  
2. 系统参数 (\t_Hs::a  
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元件在1m范围内的距离与非常窄的入瞳孔径进行结合以确保单色仪/光谱仪的高光谱分辨率。 ^Wfgwmh  
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3. 说明：平面波(参考) Y#&0x_Z  
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 采用单色平面光源用于计算和测试。 H [Lt%:r  
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4. 说明：双线钠灯光源 `{U%[
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 为了增强光谱仪的光谱分辨率，对钠灯的双波长特性进行研究。 LxlbD#<V  
 双波长通过旋转轨道的相互作用分离，表现为具有515GHz频率差异(波长差为0.6nm)。 b"nG-0JR  
 由于低气压灯的扩展发射区域，钠灯可视为平面波。 .S!>9X,  
Pc)VK>.fc  
8b:clvh  
>u5g?yzw  
5. 说明：抛物反射镜 *)bd1B#  
:%#r.p"6x  
AL]h|)6QpC  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 f[Fgh@4cj  
 出于此目的，在VirtualLab库目录中选择离轴抛物面反射镜(楔形)组件。 vZE|Z[M+<  
T+WZE  
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Gd[  
G7Z vfLR{:  
6. 说明：闪耀光栅 Jf?S9r5Q  
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1GG>.RCP  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 y98JiNq  
 通过使用闪耀光栅，可以对期望衍射级次的衍射效率进行优化 1iJ0Hut}d  
`u#;MUg  
q*[!>\Z8  
)d}H>Qx=  
{jOzap|  
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7. Czerny-Turner 测量原理 ]bTzbu@  
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通过光栅倾斜角的变化，入瞳的像可经过探测器孔径进行扫描。探测器可以评估光入射的能量。 Rkpr8MS  
N^h|h  
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uU>  
[J)/Et  
5=Kq@[(4  
8. 光栅衍射效率 .!yWF?T8  
E3S%s  
-(\1r2 Y  
 VirtualLab的光栅组件可通过傅里叶模态法(FMM)对衍射级次进行严格的计算。 By?nd)  
 因此，每一个波长的效率可视为独立的。 #)^^_  
 3个不同波长的不用的衍射效率的归一化强度：(可被测量系统的计算视为如此) .4Qb5I2#  
s, n^  
uW}Hvj;0a*  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd AqV09 $  
]}z'X!v_@  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 #puQi  
h@*lWi2K7  
^IX%dzM  
VK2@2`$  
 由于VirtualLab的相对位置系统，只设置了沿Z轴方向的距离。 5vD3K!\u  
o'C~~Vg).  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 {y,nFxLq  
#^|| ]g/N  
Mv
.Ciyc  
6xH;:B)d  
 增大平面波光源和孔径的距离仅是为了更清晰的显示3D视图(可在光路编辑器中实现)。 j4;Du>obQ  
 不仅如此，距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 Ci~f#{  
}m6f^fs}  
应用示例详细内容 O(VxMO  
(y1$MYZQ  
仿真&结果 9s!
2 wwh  
.#*D!;f  
1. 结果：利用光线追迹分析 HSNOL  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 :?HSZocf  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 vqq6B/r@Fu  
WgE@89  
807al^s x  
sffhPX\I  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd B@-|b  
?4^};wDb2  
2. 结果：通过虚拟屏的扫描 N99[.mErU  
 通过将光栅倾斜合适的角度以选择被探测的波长 (可通过光栅方程计算该角度)。 0|g[o:;fl_  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度， :'Zx{F`  
2(pLxVl  
 通过该功能给定波长，可以自动设置合适的倾斜角。因此，如为了仿真全谱段，参数运行必须指定波长。 ?RHn @$g8M  
&=G)NeT_  
tKwn~T  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms rwy+~  
+A@m9  
3. 衍射效率的评估 Nepi|
{  
为选择合适的仿真引擎，必须考虑孔径衍射效应的影响。 Y?<)Dg.[  
_ w/_(k  
_=pWG^a  
比较经典场追迹和几何场追迹+可知，由于两者的差别较小，可忽略衍射效应。采用更快速的GFT+引擎用于后续研究。 DKX/W+#a  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd w&%9IJ  
rn;<HT  
4. 结果：衍射级次的重叠 B`i$Wt<7  
 因为光栅用于分离多谱段(如可见光)，所以不同衍射级次可能发生重叠。 u t$c)_  
 VirtualLab的光栅组件可以计算所有期望的衍射级次(包括利用傅里叶模态法计算衍射效率)。 e,(a6X  
 0级衍射并不分散，但2级衍射相对于1级衍射表现出较大的发散角。 Oukd_Ryf   
 通过光栅参数和光栅方程的计算可发现重叠为760nm(1级)和380nm(2级) /0(%(2jIWl  
 光栅方程： J,??x0GDx,  
I!P4(3skAB  
E>E*ZZuhj  
x>v-m*4Z4@  
1B 5:s,Oyj  
5. 结果：光谱分辨率 !$_~x 8K1-  
O$^xkv5.  
ioxb
f6{  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run e!GZSk   
S<"oUdkz
 
6. 结果：分辨钠的双波段 k)cP! %
z  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 ! D$Ooamq  
   &=X.*H%  
\/ErPi=g  
5Tedo~v  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 dN< ,%}R  
ZWS2q4/S  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run 8f|98T"  
'S*k_vuN  
7. 总结 Us]=Y}(  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 V7EQ4Om:It  
1. 仿真 y
I&9\fn  
以光线追迹对单色仪核校。 \w%@?Qik  
2. 研究 nBkh:5E5%  
应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 &kzj?xK=(j  
3. 应用 wPX*%0]  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 dxK9:IX  
可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 k2r3dO@q  
扩展阅读 zyFUl%  
1. 扩展阅读 O(c@PJem  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 z8"7u/4v{  
xR?V,uV'$&  
 开始视频 <F(><Xw,-4  
- 光路图介绍 QTH7grB2v  
- 参数运行介绍 Be2lMC  
- 参数优化介绍 rOcg+5  
 其他测量系统示例： 1y(UgEg   
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) t0Mx!p'T  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) eVJ^\z:4  
9%tobo@J~n  
vcv CD7MD  
QQ：2987619807 du_4eB  

楼上你有图中的仿真文件么

想学习