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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
    /L=Y8tDt  
    _|7bpt9  
    o,'Fz?[T%  
    一、光栅设计
    |a=7P  
    参考文章中的参数进行设计: dst!VO: M  
    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。 lT_dzO  
    B1TWOl?d{  
    t@jke  
    5ljEh -  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 T!-ly7-`  
    α1 = 24.8° T=':$(t  
    β1 = 41.3° !:a^f2^=  
    θ1 = 33.1° Z<#h$XUA  
    4xgfm.9I^  
    @[bFlqs E  
    设置系统参数: Tr, zV  
    • 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
    n$<n Yr`X  
    .f`KP!p.  
    *hh iIiog+  
    mpD[k9`x#  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 cC9haxW  
    Gm=e;X;r  
    8Fv4\dr  
    9JO1O:W  
    二维图,对应镜头文件: Tj6kCB  
    XQZiJ %'  
    UL" M?).5  
    V^_U=Ed@M  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 $`<-;kI  
    该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果,三种不同波长的光按照计算出的角度传播。 6 2t 9SY  
    4jC7>mE  
    uCc5)  
    oo|Nu+  
    二、前准直镜设计
    czH# ~  
    Px&)kEQ  
    • 准直透镜出射光为平行光,对其倒置进行设计。
    • 入射光束直径=20mm,焦距取f=75mm,FN=3.75
    • 根据原设计,半视场角约为0.015
    • 输入 DSEARCH 宏并运行
    • 准直镜结构简单,两片元件基本可以满足。
    DS;.)P"  
    u56F;y  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: qUk-BG8^  
    UQjYWXvi  
    bSa]={}L(  
    G)&!f)6  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: u24XuSe$  
    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 =b>e4I@  
    ow;a7  
    ,fvhP $n  
    I7W?}bR*6  
    f/U~X;  
    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。
    R| XD#bG  
    oz7=1;r  
    fJ+4H4K  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 _O&P!hI  
    G$2Pny<!  
    l=C|4@  
    <DhuY/o  
    三. 后聚焦镜设计
    #JR$RH  
    E5Lq-   
    • 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。 jWso'K  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 n<ecVFft  
    • 使用4片元件提升像质 XpPcQIM*  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm ={50>WXE  
    le6eorK8  
    M-(,*6Q  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: qNUd "%S  
    seb/rxb  
    \mqrDaB  
    t-Ble  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: 6n H'NNS:J  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 %!R\-Vej  
    V!s#xXD}  
    Y6 a9S`o  
    k=X)ax t1  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: +NoVe#  
    &D&U!3~(  
    pL: r\Y:R  
    TJ|do`fw>  
    y2nT)nL  
    四、系统组合调整
    [-^xw1:  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: 4wx{i6  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 pv^:G;  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 p{&o{+c  
    2#Qw  
    L }R-|  
    WA5.qw  
    使用如下绘图宏查看结果 [_*?~  
    tUGF8?& G  
    fn8|@)J  
    pxCQ=0k  
    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 4}0Ry\ 6  
    ^~s!*T)\  
    3pyE'9"f6  
    i0~Af`v  
    $&sV.fGu  
    [}5mi?v  
    点列图
    0Kg?X  
    查看不同波长的点列图。先输入所有波长M,比例20和用符号显示,在一张图里显示三种波长的点 c`oW-K{  
    z~/e\  
    -}RGz_LO/  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    :W$- b  
    (Mw+SM3<  
    $Qxy@vU  
    <:!:7  
    k{bC3)'$#R  
    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。 hJ75(I *j  
    M3eFG@,  
    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.   h r6?9RJY  
    u R]8ZT")  
    [ 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。