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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
    l8er$8S}  
    %I_&Ehu  
    ==nYe { 2  
    一、光栅设计
    s`;0 t YG  
    参考文章中的参数进行设计: $< A8gTJ  
    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。 xR *5q1j  
    *4-r`k|@>/  
    +Y^-e.UO  
    h0T< :X   
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 4,j4E@?pG9  
    α1 = 24.8° *Hx j_  
    β1 = 41.3° iP2U]d~M  
    θ1 = 33.1° fB_4f{E  
    I%pCm||p  
    axWM|Bw<+  
    设置系统参数: o,g6JTh  
    • 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
    _2]e1_=  
    g!p+rq_f  
    c zZrP"  
    01&*`0?  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 )WaX2uDA?  
    qRgK_/[]  
    | \Ab L!u  
    -;l`hRW  
    二维图,对应镜头文件: U#8\#jo  
    aw %>YrJ  
    5JQd)[Im  
    oN.Mra]D  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 ^fA3<|  
    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。 Sja"(sJ  
    ;[?J5X,  
    A28ZSL  
    $.ymby  
    二、前准直镜设计
    db{NK wpj'  
    cFRSd }p=  
    • 准直透镜出射光为平行光,对其倒置进行设计。
    • 入射光束直径=20mm,焦距取f=75mm,FN=3.75
    • 根据原设计,半视场角约为0.015
    • 输入 DSEARCH 宏并运行
    • 准直镜结构简单,两片元件基本可以满足。
    1i5 vW-'4  
    ~z\pI|DQ  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: o%vIkXw  
    6&i[g  
    A>qd2  
    ^?H\*N4  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: F@>w&A ~K  
    使用默认生成的优化宏优化一次,同时控制厚度,输入 MRG 替换真实玻璃 3c1o,2  
    ODM>Z8@W/  
    )v*v  
    Wwn5LlJ^  
    G/x3wR  
    在镜头后方合适位置插入光栅的结构
    使用指令:
    INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
    再调整厚度间距。
    |usnY  
    ~0VwF  
    /V#MLPA  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 ^% ~Et>C  
    ==jkp U*=  
    Jm{As*W>  
    F!z! :yp  
    三. 后聚焦镜设计
    V/QTYy1  
    ,gAr|x7_  
    • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示,FN=4.5。 OGSEvfW  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 eLHa9R{)B  
    • 使用4片元件提升像质 o`<h=+a\  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm o'x_g^ Y  
    Wh#_9);  
    d&GKfF  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: +^^S'mP8  
    >m)2ox_B  
    [8V(N2  
    S*~Na]nS0  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: LM'*OtpDG  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 pl1EJ <  
    Vp- n(Z  
    uAPLT~  
    EvGUj$  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: e3HF"v]2!  
    18[?dV  
    dK=D=5r,  
    sT;=7 L<TA  
    L!G9O]WB  
    四、系统组合调整
    F M@W>+  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: l(0&6ENyj  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 <.y^  
    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 ] $  
    9M-NItFos  
    hc@;}a\Y  
    37ri b  
    使用如下绘图宏查看结果 d-A%ZAkE]  
    0qaG#&!  
    O*+w_fox  
    gZ79u  
    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 IdC k  
    Poylq] F  
    8WLh]MD`  
    34O+#0<y~  
    N2S!.H!Wz  
    ( .6tz  
    点列图
    9X^-)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 'nmYB:&!  
    x.yb4i=Jq  
    a#^4xy:  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    LcQ\?]w`]  
    _UbR8  
    !O%f)v?  
    'Rar>oU  
    Z?G 3d(YT  
    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。 X\^3,k."  
    \:f}X?:  
    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.   w4&v( m  
    ,2:L{8_L  
    [ 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。