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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
    | ] YT6-?.  
    ,]d}pJ}PX`  
    /~yqZD<O  
    一、光栅设计
    09"~<W8  
    参考文章中的参数进行设计: Gd"*mL d  
    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。 )fa  
    y.nw6.`MR  
    8_lD*bEt   
    yE7pCgXt  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 v<) }T5~r  
    α1 = 24.8° d_`Ze.^   
    β1 = 41.3° jK{MU) D+  
    θ1 = 33.1° @MM|.# ~T  
    WO{N@f^  
    z23KSPo  
    设置系统参数: '>6-ie^0  
    • 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
    K5KN}sRs"  
    UY+~xzm  
    :$WRV-  
    BYY>;>V  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 1/i|  
    TKE)NIa  
    _:g V7>S?  
    f|`{P P`\  
    二维图,对应镜头文件: ]-6 G'i?  
    'G^=>=w|Nv  
    iTX.? *  
    \yy!?UlaI  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 )#Id 2b~  
    该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果,三种不同波长的光按照计算出的角度传播。 P.wINo  
    _CZ*z  
    &F:7U!  
    Rl(b tr1w  
    二、前准直镜设计
    rYLNV!_  
    J+TYm%A;-  
    • 准直透镜出射光为平行光,对其倒置进行设计。
    • 入射光束直径=20mm,焦距取f=75mm,FN=3.75
    • 根据原设计,半视场角约为0.015
    • 输入 DSEARCH 宏并运行
    • 准直镜结构简单,两片元件基本可以满足。
    =19]a  
    R%Z} J R.  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: &Ls0!dWC  
    `A'*x]l  
    ^_oLhNoez2  
    J7xZo=@k  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: -P?} qy^j(  
    使用默认生成的优化宏优化一次,同时控制厚度,输入 MRG 替换真实玻璃 ?G{fF H  
    :eO]65N  
    & dS+!<3  
    we@bq,\w  
    52~k:"c  
    在镜头后方合适位置插入光栅的结构
    使用指令:
    INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
    再调整厚度间距。
    dlU=k9N-  
    r[lHYO  
    (lm/S_U$  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 XyIw5 9  
    QSLDA`  
    )dV.A IQ+  
    h"'f~KM9a>  
    三. 后聚焦镜设计
    *dTw$T#  
    vxgm0ZOMN  
    • 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。 ,^[s4 =3X?  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 EZHEJW'JnE  
    • 使用4片元件提升像质 |N g[^  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm M]2 c-  
    $D89|sy  
    t EeMl =u  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: \uaJw\EZ  
    &a:aW;^A7  
    Fc]#\d6  
    RS1oPY  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: Yv;aQF"a  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 [ M'1aBx^  
    ^J G}|v3$  
    cnsGP*w  
    u>eu47"n!  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: F&P)mbz1  
    `Ctj]t  
    p<jr&zVEc>  
    8%"e-chd  
    :b=0_<G  
    四、系统组合调整
    jHzy1P{?  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: v!uLd.(  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 vuAjAeKm  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 . FruI#99  
     l gC  
    ?m!FM:%  
    ~RJg.9V  
    使用如下绘图宏查看结果 d?K8Ygz  
    &-zI7@!  
    DkIkiw{L  
    u|ZO"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 3:gk:j#  
    E=E<l?ob  
    @^e@.)  
    $CmTsnR1#y  
    G$j8I~E@  
    ^#o.WL%4/B  
    点列图
    P#xn!fMi  
    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 ".\(A f2  
    SS`C0&I@p  
    7Tbkti;  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    X]!@xlwF\  
    hq BRh+[  
    RB"rx\u7K  
    !S:@x.n@iR  
    ;p9D2&  
    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。 %c0;Bb-  
    UQFuEI<1-  
    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.   R4/@dA0  
    El%(je,|  
    [ 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