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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
    IJofbuzw:  
    aT PmW]w6  
    HH'5kE0;d  
    一、光栅设计
    j'|`:^ Sy  
    参考文章中的参数进行设计: \m1jV>q  
    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。 x-@6U  
    $|}PL[aA#  
    Vc| uQ8Mi  
    G:{\-R'  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 kB ;!EuL  
    α1 = 24.8° l*n4d[0J  
    β1 = 41.3° firiYL"=44  
    θ1 = 33.1° `i3fC&?C  
    7|q _JdKoU  
    F[==vte|  
    设置系统参数: 'A9U[|  
    • 系统波段为800-1000nm,设置波长为1,0.905,0.8um
    • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
    • AFOCAL无焦模式
    • 光阑在表面1
    Bhw|!Y&%  
    5`[B:<E4  
    '1Q [&  
    #BX^"J{~  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 HDT-f9%}<4  
    g+M& _n  
    ~QE-$;  
    $7bux 1L  
    二维图,对应镜头文件: LkIbvJCV  
    Y!lc/[8  
    y7Sj^muBY  
    ^_pJEX  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 S*?x|&a  
    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。 =CjN=FM  
    QLe<).S1B2  
    2Jc9}|,  
    {]dH+J7  
    二、前准直镜设计
    9>HCt*|_8  
    +~1~f'4J  
    • 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。
    oY0`igH  
    HVK./y qy  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: sn.&|)?Fi  
    xl;0&/7e  
    n 0CS =  
    ]~-vU{  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: 6pY<,7t0  
    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 YR}By;Bq  
    5RhP^:i@C  
    ?br4 wl  
    PV,AN   
    ;gNoiAxW  
    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。
    It3.  
    &u7oa  
    [*AWCV  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 gtV*`g  
    IYk^eG:;  
    2%(RB4+  
    =Frbhh57  
    三. 后聚焦镜设计
    o:"^@3  
    j: /cJt  
    • 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。 wx%TQ!  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 p7kH"j{xD  
    • 使用4片元件提升像质 l9X\\uG&  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm nH % 1lD?:  
    XT0:$0F  
    8'6$t@oT9w  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: "ZLujpZcG  
    N_Y*Z`Xb  
    zm('\KvT  
    *.ZU" 5e  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: CiSl 0  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 #J<IHNRt  
    .&Ok53]b  
    '{(/C?T  
    {IpIQ-@l  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: l`A4)8Y@  
    T11;LSD  
    ZT'Sw%U:  
    czv )D\*  
    ;c;n.o.)/#  
    四、系统组合调整
    )Mj $/  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: %"> Oy&3  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 3@7<e~f  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 Cq-#| +zr  
    O#5ll2?  
    +\O[)\  
    `bF] O"  
    使用如下绘图宏查看结果 >&3ATH;&(  
    $=-Q]ld&]  
    "Nn+Zw43  
    e;/C}sK:  
    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 p!~{<s]  
    T|&2!Sh  
    }&mFpc  
    VF<C#I  
    BLvI[b|3gn  
    t9Nu4yl  
    点列图
    fx783  
    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 Mn=5yU  
    |_P-  
    {)vue0 vP  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    !tNJLOYf  
    pM i w9}  
    ", :Ta|  
    G2,r %|7ta  
    k<M~co;L  
    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。 MK<VjpP0(  
    u8wZ2j4S  
    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.   /@H2m\vBX  
    !^|%Z  
    [ 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