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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
    Vq;A>  
    D-(w_$#  
    q+]h=:5=I  
    一、光栅设计
    [uls8 "^/j  
    参考文章中的参数进行设计: oMTf"0EIW  
    在 SYNOPSYS 中使用非寻常表面类型27的平面光栅,加上前后两片 N-BK7 的保护玻璃来模拟体相位全息光栅。 c|62jY"$-2  
    Q|L9g z[?  
    C@W"yYt  
    YY!6/5*/]  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 #w-xBM @  
    α1 = 24.8° aZ'Lx:)R  
    β1 = 41.3° mB9r3[  
    θ1 = 33.1° EC8b=B<DE  
    [7S} g  
    4NG?_D5&  
    设置系统参数: Ii_ojQP-z  
    • 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
    "D=P8X&vs  
    5<j%EQN|D  
    `zXO_@C  
    EEZw_ 1  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 ,|plWIl~  
    )!:Lzi  
    i?e`:}T  
    /BV03B  
    二维图,对应镜头文件: 5 Ho^N1q  
    $g+[yb7@  
    q)vplV1A  
    Nn"+w|v[ev  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 {aJJ `t  
    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。 qt^T6+faaQ  
    | j a-  
    g9WGkH F  
    1, ~SS  
    二、前准直镜设计
    ~JD nKo  
    Bk\Gj`"7  
    • 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。
    Bv. `R0e&  
    pBP.x#|  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: D<X.\})Md  
    YxinE`u~  
    ${nX:!)  
    #\ n8M  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: e$uiJNS2  
    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 @L:>!<  
    -cm$[,b6  
    d)R352  
    ]B]*/  
    lmSo8/%T  
    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。
    [ $T(WGF  
    <K4 ,7J$}h  
    Ze3X$%kWi  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 "a/ Q%.P  
    FwZ>{~?3  
    ^F"iP7   
    (%:>T Q(  
    三. 后聚焦镜设计
    T,OwM\`.X{  
    4r0b)Y &I  
    • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示,FN=4.5。 :4T("a5aM  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 LJTQaItdqJ  
    • 使用4片元件提升像质 D^;*U[F?  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm rJInj>|{=  
    %9#gB  
    .pvV1JA'  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: c9nH}/I_  
    ~|AwN [  
    3QOUU,Dt$  
    AVU>+[.=%c  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: ([V V%ovZ  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 nbTVU+  
    ) (Tom9 ^  
    VCcr3Dx()F  
    ?}Lg)EFH  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: GzTq5uU&  
    }O4se"xK  
    $CE[MZ&S  
    OLj\-w^  
    <x),,a=X  
    四、系统组合调整
    NCf"tK'5n  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: <(e8sNe  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 kz S=g|_  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 #s%-INcR  
    Y}DonF  
    92'wkS  
    ec|/ /  
    使用如下绘图宏查看结果 Kw`VrcwjT  
    Q9`QL3LQD  
    j9/-"dTL  
    m%8q Zzqk  
    调整透镜的口径以补满光线,使用偏心的设置把镜头调整到正确的位置 8g >b  
    cubk]~VD  
    {3Vk p5%l  
    *AIEl"29  
    Sm2>'C  
    Fequm+  
    点列图
    do ^RF<G  
    查看不同波长的点列图。先输入所有波长M,比例20和用符号显示,在一张图里显示三种波长的点 p=QYc)3F  
    Ih[+K#t+E  
    Bfv.$u00p  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    )2E%b+"  
    #9LzY  
    &wetzC )  
    \ U-vI:J_  
    xDO7A5  
    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。 O;]?gj 1@  
    qUF1XJZ }z  
    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.   0%;146.p  
    @)8]e S7  
    [ 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。