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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 正序阅读 楼主  发表于: 2024-07-17
    n:[GK_  
    ~b.e9FhdA  
    /*5lO;!s{  
    一、光栅设计
    j #)K/`  
    参考文章中的参数进行设计: >0qe*4n|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。 xiG_l-2l  
    vS'5Lm  
    4Fpu68y  
    |cUBS)[)X  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 )X-/0G=N-  
    α1 = 24.8° YE\s<$  
    β1 = 41.3° vL"[7'  
    θ1 = 33.1° &%4*~;o  
    gnN"pa!&~  
    vtVc^j4  
    设置系统参数: g}=opw6z  
    • 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
    N61\]BN<  
    s>^$: wzu  
    ==pGRauq  
    A[O'e  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 D/-$~u_o  
    Lcpz(W ^  
    }hv" ku6!  
    e[a?5,s2  
    二维图,对应镜头文件: dLn Md0  
    5?n@.hcL  
    2{E"#}/  
    Lk~aM bw#  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 k3wAbGp  
    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。 +Tw]u`  
    I2PFJXp_]n  
    &p2fMVWJ7  
    sjj*7i*  
    二、前准直镜设计
    A(Ss:7({  
    \E<t'\>@X  
    • 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。
    evBr{oi@  
    AH#eoKu  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: APA:K9jD  
    W;Ei>~E  
    NJ{M-K%>  
    \.%GgTF  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: B:Xmc,|,  
    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 V]$Tbxg  
    qOk=:1`3  
    7pY7iR_  
    fudIUG.  
    ?A4t &4  
    在镜头后方合适位置插入光栅的结构
    使用指令:
    INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
    再调整厚度间距。
    E5J2=xVW#  
    s;;"^5B.  
    h^}r$k_n  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 c$>$2[*=  
    V@"Y"}4n4  
    cKKl\g@}  
    3 O)^Hq+9  
    三. 后聚焦镜设计
    QP {V  
    GDW$R`2  
    • 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。 hvS4"% \  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 C<.Ny,U  
    • 使用4片元件提升像质 yfd$T}WW6  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm 0ThX1)SH  
    Dr!g$,9  
    D^5bzZk N  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: m%bw$hr  
    Iw<: k  
    eBmBD"$  
    ][y~(&=T  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: @l:o0(!W  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 :6*FnKD  
    n!B*n(;!u  
    i.e1?Zk1  
    x]Nk T  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: & bwhD.:=  
    gJ8+HV  
    n8.W$&-ia  
    /*+P}__k  
    o"Dk`L2  
    四、系统组合调整
    SeC[,  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: $#k8xb  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 {v,O  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 <&+\X6w[  
    mct$.{~  
    h}k/okG  
    o-))R| ~z  
    使用如下绘图宏查看结果 1FCHqqZ=  
    KL8G2"Z  
    f+/AD  
    i7D)'4gkW  
    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 |(Bc0sgw}  
    ld-Cb 3R^  
    5p.vo"7  
    K|q5s]4I  
      pE<@  
    vCf{k  
    点列图
    =peodj^  
    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 O]>FNsh!  
    UkE  fuH  
    w$X"E*~>8  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    0~(K@U>#  
    pQGlg[i2/  
    <Be:fnPX7  
    5cv&`h8uo_  
    ]Kutuf$t  
    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。 |L@&plyB-  
    o_.f7|U!  
    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.   oTtJ]`T  
    1%v!8$  
    [ 此帖被小火龙果在2024-07-17 11:46重新编辑 ]
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    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。
    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