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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 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-07-17
    eU N"w,@y  
    m~D&gGFt  
    sqS=qC  
    一、光栅设计
    pOrWg@<\L  
    参考文章中的参数进行设计: Cc, `}SP  
    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。 EgDQ+( -  
    ^+1#[E  
    9Y<#=C  
    &%_& 8DkG  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 'D%w|Pe?Q  
    α1 = 24.8° _C+b]r/E  
    β1 = 41.3° `r_m+]  
    θ1 = 33.1° ??i4z[0M  
    }irn'`I  
    h#hxOVl%x  
    设置系统参数: 4#'(" #R  
    • 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
    q9^  
    7oR:1DX w|  
    iK IOh('G  
    e[Jem5C  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 DtEwW1J  
    4 8{vE3JY  
    2]c {P\  
    N*@aDM07  
    二维图,对应镜头文件: 2EK%N'H  
    zP;cTF(C  
    3J=Y9 }  
    ,= &B28Qe)  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 ?9X&tK)E-  
    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。 S i nl  
    F>X-w+b4r  
     N<L`c/  
    Jz!Z2c  
    二、前准直镜设计
    Fbp{,V@F2  
    fof2 xcH!  
    • 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。
    7E @+  
    a@pz*e  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: \)48904^  
    ?~QIALA  
    _NcY I  
    ]O:N-Y  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: i0s6aAhgJ  
    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 JNFIT;L  
    +]@Az.E  
    iHp\o=#  
    nCKbgM'"  
    aRc'  
    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。
    A`u$A9[  
    6UE(f@  
    (.Lrmf@hI7  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 o_Si mJFK  
    3?E&}J<n  
    h)v^q: ='  
    1KYN>s:  
    三. 后聚焦镜设计
    4{qB X?  
    K{l5m{:%  
    • 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。 Se!)n;?7Sw  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 w&BGJYI  
    • 使用4片元件提升像质 `E\imL  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm Y?#i{ixX6n  
    F.)!3YE  
    ba@=^Fa;  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: k?VQi5M  
    p[2GkP  
    >x[`;O4  
    Q!M)xNl/  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: ^I]{7$6^  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 0 3~Ikll  
    ^\:2}4Uj_  
    qXXGF_Q  
    2>\\@ 1  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: _B,_4}  
    E-1"+p  
    -s$<Op{s  
    j|e[s ? d  
    $gMCR b,  
    四、系统组合调整
    \Z/k;=Sla  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: )uP[!LV[e  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 L<(VG{)Z  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 V8O.3fo`[`  
    50a\e  
    Ewo*yY>  
    NfE.N&vI_c  
    使用如下绘图宏查看结果 D*vm cSf  
    ODf4+& u  
    W>spz~w%j  
    `dJDucD  
    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 ^t'3rft  
    }iIbcA  
    Q1>zg,r  
    tiLu75vj  
    KIL18$3J  
    v\ZBv zd  
    点列图
    ?kt=z4h9(  
    查看不同波长的点列图。先输入所有波长M,比例20和用符号显示,在一张图里显示三种波长的点 zL s^,x  
    9e<Zgr?N  
    Xz;b,C&*t  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    #1$}S=8*f  
     d^39t4  
    ^Y^"'"  
    yZSvn[f  
    2w?G.pO#  
    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。 GH'O! }  
    vW' 5 ` %  
    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.   b"8FlZ$  
    H?}wl%  
    [ 此帖被小火龙果在2024-07-17 11:46重新编辑 ]
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    只看该作者 1楼 发表于: 2024-12-11
    学习一下啊,不错
    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。