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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
    Ph@hk0dgr/  
    CUIFKM  
    [D/q  
    一、光栅设计
    ~mAv)JK  
    参考文章中的参数进行设计: u-v/`F2wN  
    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。 'ii5pxeNI  
    }N @8zB~X  
    -U&k%X   
    nPlg5&E  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 Y3%_IwSJ|  
    α1 = 24.8° Jz"Yb  
    β1 = 41.3° 1 Hw%DJ  
    θ1 = 33.1° 0?@;zTE0  
    B?bdHO:E~  
    6"@`iY  
    设置系统参数: jtS-nQ|  
    • 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
    |HT5G=dw  
    .W;,~.l  
    Z=c&</9e  
    K+HP2|#6  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 .J?cV;:`  
    Ql2zC9C  
    r.WQ6h/eZ5  
    i n $~(+  
    二维图,对应镜头文件: mbSG  
    yLpsK[)}\  
    _k'?eZB  
    <c; U 0! m  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 },eV?eGj  
    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。 _ tba:a(  
    >#u9W'@|  
    $"e$#<g  
    Pp{Re|.  
    二、前准直镜设计
    zDD  
    Ms>CO7Nvy  
    • 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。
    ;T-`~  
    zCz"[9k  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: 3Gk\3iU!  
    o5h*sQ9  
    Vi 9Kah+  
    }Od=WQv+  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: c_~tCKAZ   
    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 rS|nO_9f  
    %fJ~ 3mu  
    >f\$~cp  
    T<ka4  
    _&SST)Y|  
    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。
    _keI0ML-#  
    %4$J.6M  
    6<t<hP_3O  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 >~}}*yp  
    H`T8ydNXa  
    dy"7Wl]hi7  
    ~rfUqM]I   
    三. 后聚焦镜设计
    *8%nbR  
    r]3v.GZy  
    • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示,FN=4.5。 TdKo"H*C  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 pr w% )#,  
    • 使用4片元件提升像质 |s!<vvp]  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm PP{s&(  
    q.:j yj6  
    nvInq2T 1  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: ]K-B#D{P  
    Xs Ey8V  
    n!?^:5=s  
    D b&= N  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: %|(Cb!ySX  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 fG" 4\A  
    q,>-4Cm  
    KN< KZM  
    ecdM+kP  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: Ue&I]/?;$  
    !*!i&0QC~R  
    ` st^i$A  
    <Kk[^.7C;  
    3kJ7aBiR<  
    四、系统组合调整
    /4>|6l=  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: (.~,I+Cz'  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 GswV/V+u  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 Uqd2{fji=#  
    M?v`C>j  
    QD*\zB  
    g0M/Sv  
    使用如下绘图宏查看结果 )Im3';qt  
    F7&Oc)f"B  
    )U +Pt98"  
    91oAg[@4G  
    调整透镜的口径以补满光线,使用偏心的设置把镜头调整到正确的位置 ]L;X Aj?  
    # XeEpdE  
    |>v8yS5  
    |IZFWZd  
    F3=iyiz6  
    \~#$o34V  
    点列图
    0 czEA  
    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 w=x [=O  
    5 8n(fdE  
    OE(!^"5?[  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    :^J'_  
    Ey]P >J  
    qlg?'l$03)  
    ` 7jdV  
    FQBAt0  
    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。 AkX8v66:  
    aMO+ y91Y(  
    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.   %0lJ(hm  
    5^ e|802  
    [ 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。