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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
    7#9yAS+x(  
    by@}T@^\  
    e!p?~70  
    一、光栅设计
    #n6<jF1G  
    参考文章中的参数进行设计: e>Q_&6L  
    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。 -eQ70BXvB  
    gvy c(d  
    xy Pz_9  
    u ioBI d  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 L0EF CQ7  
    α1 = 24.8° |^T?5=&Kt  
    β1 = 41.3° f) @-X!  
    θ1 = 33.1° !F[^?:pK  
    KV]8o'  
    ~-zch=+u  
    设置系统参数: (f>~+-IL  
    • 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
    Hl b%/&  
    r0fEW9wL  
    9,>u,  
    \K%A}gnHe  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 0PT\/imgN  
    >Qold7 M  
    %eQw\o,a  
    e sDd>W  
    二维图,对应镜头文件: #b5V/)K  
    6ujePi <U  
    yVl?gGgh  
    Nlk'  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 :y8wv|m  
    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。 \A=:6R%Qb  
    mQ qv{1  
    1k?k{Ri  
    -$+`v<[r  
    二、前准直镜设计
    3PgiV%]  
    0 V3`rK  
    • 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。
    iR6w)  
    $pGdGV\H  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: N_eZz#);  
    KL4vr|i,  
    7qT>wCVT  
    e9@7GaL`"S  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: i! DO  
    使用默认生成的优化宏优化一次,同时控制厚度,输入 MRG 替换真实玻璃 c]!Yb-  
    N;.}g*_+}  
    CF_pIfbaf  
    Y1Sfhs )  
    }J-+^  
    在镜头后方合适位置插入光栅的结构
    使用指令:
    INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
    再调整厚度间距。
    SxWK@)tP  
    Ed+"F{!eQ  
    +*vg) F:  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 zf}X%tp  
    M->$ 'Zgh`  
    lx"#S '^~  
    ZQ'bB5I  
    三. 后聚焦镜设计
    mH\eJ  
    5^7q 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。 C=uYX"  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 JOvRU DZ  
    • 使用4片元件提升像质 afNqK~  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm Ihn+_H u  
    (M,IgSn9  
    oGXndfd"  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: Hd9vS"TN]  
    ]> 36{k]&  
    mf\eg`'4?  
    kjVJ!R\  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: W]U}, g8Z  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 TE!+G\@  
    eg$y,Tx  
    Fy8$'oc  
    cTQ]0<9:e  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: ;R x Rap  
    "0edk"hk  
    V.U9Q{y"  
    1*o=I-nOa  
    !0k'fYCa  
    四、系统组合调整
    W$bQS!7y  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: XwNJHOaF  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 KqNbIw*sR  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 * c1)x  
    4>I >y@^  
    K,' v{wSr  
    (Sd8S`xO  
    使用如下绘图宏查看结果 |>U:Pb(  
    IVblS iFF  
    CW)JS3}W"  
    ~?#B(t  
    调整透镜的口径以补满光线,使用偏心的设置把镜头调整到正确的位置 rrL gBeQa  
    Tb@r@j:V  
    `HO_t ek  
    _>k&M7OU4  
    9z0G0QW[  
    *fj5$T-Z  
    点列图
     <RaM@E  
    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"6 (k{`  
    |2t1m 6\j  
    `{GI^kgJ9  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    m2|%AD  
    ]QbT%0  
    l}jC$B`5  
    'Jl |-RUd  
    tzn+ M0'  
    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。 iS]4F_|vd  
    xxS>O%  
    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.   EpsjaOmAF  
    KyQd6 1  
    [ 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