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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
    _%;$y5]v  
    d"Hh9O}6  
    4{X5ZS?CkI  
    一、光栅设计
    $=TFTSO  
    参考文章中的参数进行设计: |9jeOV}/  
    在 SYNOPSYS 中使用非寻常表面类型27的平面光栅,加上前后两片 N-BK7 的保护玻璃来模拟体相位全息光栅。 eL#pS=  
    Obrv5 %'  
    t@>Uc`%  
    7$a,pNDw  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 tqAh &TW3+  
    α1 = 24.8° <E|i3\[p  
    β1 = 41.3° 7<mY{!2iF?  
    θ1 = 33.1° 7*M+bZ`x  
    c# U!Q7J  
    ,*Tf9=z  
    设置系统参数: X.}:gU-  
    • 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
    cc*A/lD  
    \e T0d<  
    PiMh]  0  
    ib0M$Y1tIS  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 xD,BlDV  
    |gA~E>IqF  
    .v9#|d d+  
    G}&B{Ir  
    二维图,对应镜头文件: 4)!aYvaER  
    0g,;Yzm  
    1CU-^ j  
    ']4b}F:}  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 c]v $C&FX  
    该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果,三种不同波长的光按照计算出的角度传播。 y9{KBM%h  
    x?9rT 0D  
    D/'kYoAEO  
    X&8&NkH  
    二、前准直镜设计
    ?]]> WP  
     ztKmB  
    • 准直透镜出射光为平行光,对其倒置进行设计。
    • 入射光束直径=20mm,焦距取f=75mm,FN=3.75
    • 根据原设计,半视场角约为0.015
    • 输入 DSEARCH 宏并运行
    • 准直镜结构简单,两片元件基本可以满足。
    7;jwKA;k  
    b lP@Cn2  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: KaNi'=nW  
    0D+[W5TB  
    __fa,kK{?  
    zt/b S/  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: @@"}i7  
    使用默认生成的优化宏优化一次,同时控制厚度,输入 MRG 替换真实玻璃 5 >S #ew  
    SMY,bU'a  
    zRd^Uks  
    rG|lRT3-K  
    zc01\M  
    在镜头后方合适位置插入光栅的结构
    使用指令:
    INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
    再调整厚度间距。
    9=O`?$y  
    h.d-a/  
    1@rI4U@D  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 18f!k  
    T"xq^h1\  
    {4J:t_<nKO  
    {}kE=L5  
    三. 后聚焦镜设计
    cVYDO*N2T  
    j*+[=X/  
    • 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。 8yij=T*  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 r"sK@  
    • 使用4片元件提升像质 Q>Voa&tYn  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm 2fFZ70Yh  
    I .jB^  
    G_vWwH4XtL  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: Q#w mS&$f  
    /~~aK2{^X~  
    (k/[/`3ST  
     mo+zq~,M  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: B( r~Nvc  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 d5Hp&tm  
    sA$x2[*O  
    $;7,T~{  
    tljZE)  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: +yYxHIOZ(  
    (#I$4Px{  
    %3b;`Oa  
    a,mG5bQ!  
    ;e Iqxe>  
    四、系统组合调整
    [hzw..?g  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: O&BNhuW2  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 7q\&  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 ?+Gc. lU  
    RN:VsopL  
    "#}Uh  
    TQ`s&8"P  
    使用如下绘图宏查看结果 <14,xYpE  
    Ac^hZ.qPz  
    cPaz-  
    g Va;!  
    调整透镜的口径以补满光线,使用偏心的设置把镜头调整到正确的位置 3DjlX*  
    Rhi`4wo0$  
    p>M8:,  
    gn82_  
    . -ihxEbzr  
    M2Q*#U>6r  
    点列图
    /Ne;Kdp  
    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 CgT5sk}  
    LV}Z[\?   
    PmjN!/  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    h]6m+oPW  
    e^!>W %.7Z  
    (:Y0^  
    I{nrOb1G(  
    813t=A  
    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。 \d-H+t]  
    !LI 8Xk  
    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.   Cx~,wk;=  
    V2B@Lq"9`  
    [ 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