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    [原创]SYNOPSYS 光学设计软件课程七十六:模拟透射式体全息光栅拉曼光谱仪分光系统设计 [复制链接]

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    离线小火龙果
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-07-17
    [c6I/U=-  
    C[cNwvz  
    ^:JZ.r  
    一、光栅设计
    -8- BVU  
    参考文章中的参数进行设计: Kv**(~FNnH  
    在 SYNOPSYS 中使用非寻常表面类型27的平面光栅,加上前后两片 N-BK7 的保护玻璃来模拟体相位全息光栅。 Q4YIKNN|7  
    g[P.lpi{U  
    WM8 Ce0E  
    vfW  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 yHvF"4]  
    α1 = 24.8° \k6Ho?PL  
    β1 = 41.3° A]VcQ_e  
    θ1 = 33.1° 2LpJxV  
    P#`Mg@.  
    k!/"J ;  
    设置系统参数: )"j)9RQ}  
    • 系统波段为800-1000nm,设置波长为1,0.905,0.8um
    • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
    • AFOCAL无焦模式
    • 光阑在表面1
    z"`q-R }m  
    8FY.u{93  
    } Qjp,(ye  
    I+ZK \?Rs  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 {Vz.| a[T  
    K]mR9$/  
    :*GLLjS;  
    J \iyc,M<M  
    二维图,对应镜头文件: fJ!i%</V  
    kj(Ko{  
    Vc!` BiH  
    Qz*!jwg  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 Z P\A  
    该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果,三种不同波长的光按照计算出的角度传播。 - i``yf?P  
    %vPs38Fks  
    YmP`Gg#> p  
    E}U[VtaC  
    二、前准直镜设计
    yRQR@  
    B7"/K]dR:  
    • 准直透镜出射光为平行光,对其倒置进行设计。
    • 入射光束直径=20mm,焦距取f=75mm,FN=3.75
    • 根据原设计,半视场角约为0.015
    • 输入 DSEARCH 宏并运行
    • 准直镜结构简单,两片元件基本可以满足。
    ?b?`(JTR  
    QN=a{  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: I>k >^  
    4@6!E^  
    a`.] 8Jy)  
    cP[3p :  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: lWj|7  
    使用默认生成的优化宏优化一次,同时控制厚度,输入 MRG 替换真实玻璃 w_30g6tA  
    /]=d Pb%  
    3e UTV<!  
    J 00<NRxj"  
    N>z<v\`  
    在镜头后方合适位置插入光栅的结构
    使用指令:
    INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
    再调整厚度间距。
    v,t&t9}/  
    !,}W|(P)  
    [n/'JeG5  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 5IeF |#g  
    C`F*00M{  
    %x_c2  
    Kg0Vbzvb  
    三. 后聚焦镜设计
    >Lo 0,b$  
    1 h(oty2p  
    • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示,FN=4.5。 *@'4 A :A  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 S4]}/Imn)  
    • 使用4片元件提升像质 M7"I]$|\  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm =|IB=  
    k$</7 IuH  
    'LZF^m _<<  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: @-dM'R6C  
    tjZ.p.IlG  
    f(.@]eu X  
    \-k X-Tq  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: `+17 x<N  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 srfFJX7*  
    '| Enc"U  
    "oZ]/(  
    %lZ++?&^  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: 9tmYrhb$  
    82F q}N <  
    a p-\R  
    ZN!OM)@:!  
    n*-t =DF  
    四、系统组合调整
    P<b.;Oz__-  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: l!f/0Rx5  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 TQm x$  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 t ?8 ?Ok  
    WjZJQK  
    =T5vu~[J/e  
    6'y+Ev$9  
    使用如下绘图宏查看结果 zAEq)9Y"l'  
    %Kd&A*  
    ,2mnjq/*Z  
    $,ev <4I&  
    调整透镜的口径以补满光线,使用偏心的设置把镜头调整到正确的位置 }B2H)dG^K  
    v(^{ P  
    iMRb` \KH  
    iorKS+w"  
    p D!IB`cA4  
    <apsG7(7  
    点列图
    HM%n`1ZU  
    查看不同波长的点列图。先输入所有波长M,比例20和用符号显示,在一张图里显示三种波长的点 $2E n^  
    $|.x!sA  
    ty]JUvR@  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    PT4Xr=z =  
    !!&H'XEJV  
    QC0^G,9.  
    -e#YWMo(  
    X}'3N'cbkU  
    以上就是本次透射式体全息光栅拉曼光谱仪分光系统设计,所有宏文件和镜头文件可以评论区留言获取。 BMU}NZA  
    \7Hzj0hSi  
    参考文献:[1]何振磊,卢启鹏,丁海泉,高洪智.透射式体全息光栅拉曼光谱仪分光系统设计[2][J].激光与光电子学进展,2015,52(12):214-220.   ]xQPSs_  
    X0 &1ICZ  
    [ 此帖被小火龙果在2024-07-17 11:46重新编辑 ]
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    离线落多余
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    只看该作者 1楼 发表于: 2024-12-11
    学习一下啊,不错
    离线寒夜
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    只看该作者 2楼 发表于: 2024-12-11
    挺不错的软件教程。