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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
    Wl1%BN0>  
    )gE:@ 3  
    /)|*Vzu  
    一、光栅设计
    q o'1Pknz  
    参考文章中的参数进行设计: &{$\]sv  
    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。 2`; 0y M  
    R +k\)_F  
    U7OW)tUf  
    Kh27[@s  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 +m"iJW0  
    α1 = 24.8° `H\^#Zu  
    β1 = 41.3° PffRV7qU0  
    θ1 = 33.1° |XQ!xFB  
    SQ@@79A  
    9%4rO\q  
    设置系统参数: b*$^8%  
    • 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
    %;gD_H4mm  
    L%!jj7,9-  
    qh=lF_%uj  
    ZI1[jM{4^F  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 $v+g3+7  
    P",53R+"  
    *-2u0%  
    K%S k{'  
    二维图,对应镜头文件: xX}vx hN  
    7-)Y\D  
    na<g /&  
    \OOj]gAe  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 $"sf%{~  
    该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果,三种不同波长的光按照计算出的角度传播。 <#:"vnm$j  
    k)4   
    .Emw;+>  
    Hf#/o{=~}  
    二、前准直镜设计
    (d_{+O"  
    D9JT)a  
    • 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。
    ++xEMP)  
    &}rh+z  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: HdVGkv/  
    *K!V$8k=99  
    MSw/_{  
    e KET8v[  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: -8g ;t3z  
    使用默认生成的优化宏优化一次,同时控制厚度,输入 MRG 替换真实玻璃 1'M< {h<sP  
    (G:$/fK  
    ceAK;v o  
    V"gnG](2l  
    U1B5gjN  
    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。
    koe&7\ _@  
    oMcX{v^"  
    7x`uGmp1  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 !qT.D:!@zF  
    <Cm:4)~  
    G.1pg]P!  
    9MVW~ V  
    三. 后聚焦镜设计
    ?$9C[Kw`  
    LDO@$jg  
    • 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。 JQ!D8Ut  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 #}l }1^$  
    • 使用4片元件提升像质 yjc:+Y{5'  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm }wz )"  
    q f-1}  
    3Cq17A 9  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: UEt #;e  
    {V,rWg  
    Jt@7y"<  
    Rax}r  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: jO3Z2/#  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 DtR-NzjB  
    7'd_]e-.  
    sLPFeibof5  
    IKH#[jW'IB  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: &H`yDrg6U  
    -7>vh|3  
    1P@&xcvS\  
    =D<46T=(RB  
    dyD =R  
    四、系统组合调整
    Z'hW;^e%_z  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: 3@_je)s  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 pO4}6\1\  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 mq do@  
    UeX3cD  
    ^3F[^#"  
     Hi|'  
    使用如下绘图宏查看结果 ;VNwx(1l`  
    [?yOJU%`  
    JstX# z  
    5,|^4 ZA  
    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 P10`X&  
    O\-cLI<h2  
    8S &`  
    UXnd~DA  
    8!'#B^  
    x?VX,9;j  
    点列图
    -6aGcPq  
    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 ym{?vY h  
     3_+-t5  
    /|bir6Y:  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    R4%!W~K  
    120<(#  
    Ul)2A  
    ebcGdC/%>  
    ubjuuha"  
    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。 "9>~O`l,  
    3W5|Y@0  
    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.   % Lhpj[C  
    kzMCI)>"  
    [ 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