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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
    # \<P]<C  
    &#-[Y:?lA  
    B*2{M  
    一、光栅设计
    m#;.yR  
    参考文章中的参数进行设计: QY6O(=  
    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。 :l;,m}#@  
    7PA=)a\  
    ?Nu#]u-  
    &1~Re.* B  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 v4D!7 t&v"  
    α1 = 24.8° AoIc9E lEX  
    β1 = 41.3° 0JyqCb l  
    θ1 = 33.1° pagC(F  
    $YPQC  
    F  "!`X#  
    设置系统参数: Bd8hJA  
    • 系统波段为800-1000nm,设置波长为1,0.905,0.8um
    • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
    • AFOCAL无焦模式
    • 光阑在表面1
    Hva{A #  
    w~]} acP  
    QY =QQG  
    ]o `4Z"  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 ],AbcTX  
    <ip)r;  
    q 7`   
    K)Ge  
    二维图,对应镜头文件: ..aK sSm(  
    OoSa95#x  
    A>5S]  
    z30=ay1  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 jWhD5k@v  
    该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果,三种不同波长的光按照计算出的角度传播。 sY_fq.Z  
    *50ZinfoG  
    ,rXW`7!2  
    w2' 3S#nZ  
    二、前准直镜设计
    N]*!8  
    >H8^0n)?  
    • 准直透镜出射光为平行光,对其倒置进行设计。
    • 入射光束直径=20mm,焦距取f=75mm,FN=3.75
    • 根据原设计,半视场角约为0.015
    • 输入 DSEARCH 宏并运行
    • 准直镜结构简单,两片元件基本可以满足。
    WVj&0  
    )2/b$i,JKk  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: I ;l`VtD  
    6B /Jp  
    D8W(CE^}  
    =w t-YM  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: /1U,+g^O>  
    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 m[{nm95QZ  
    3EO#EYAHiM  
    %sYk0~E  
    Y*"<@?n8?x  
    e_\SSH @tw  
    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。
    h@ EJTAi  
    (]o FB$  
    MuN [U17FB  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 g\E ._ab<  
    9  4 "f  
    YstXNN4  
    UX03"gX  
    三. 后聚焦镜设计
    4D0(Fl  
    iFY]0@yt  
    • 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。 CdE2w?1  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 [sjrb?Xd  
    • 使用4片元件提升像质 ;9 lqSv/6  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm l@ (t^68OD  
    4c~*hMr y  
    [<,0A]m   
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: <1v{[F_  
    2nVuz9h  
    $eTv6B?m  
    K%o6hBlk_  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: ':9%3Wq]j  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 DX7Ou%P,mg  
    Sz^TG F  
    N.ItyV  
    9_I[o.q   
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: O(b"F? w  
    1v+JCOy  
    `kI?Af*;v  
    bL6L-S  
    `\4RFr$  
    四、系统组合调整
    ;F" kD  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: $yP'k&b!  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 ? Yynd  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 e/g<<f-  
    vY8WqG]  
    s:qxAUi\/  
    zzDNWPzsA  
    使用如下绘图宏查看结果 1mvu3}ewx  
    n#/U@qVgc  
    >"2\D|-/  
    TPN:cA6[c  
    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 7=9A_4G!  
    BZnp #}f  
     Ep#<$6>  
    d|D'&&&c  
    7zz(#  
    %FXIlH5  
    点列图
    w>1l@%U o  
    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 >vNk kxWyQ  
     Y,<WX v  
    FcJ.)U  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    M4L~bK   
    .~V".tZV[  
    soFvrl^Ql+  
    VdjU2d  
    9/8@  
    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。 =]2RC1#}e  
    6w:g77SH)%  
    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.   "OlI-^y  
    &D&5UdN x  
    [ 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。