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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
    !>Qc2&ZV  
    P9tQS"Rs  
    ek;&<Z_ ]  
    一、光栅设计
    s2kZZP8-  
    参考文章中的参数进行设计: Rm\ '];  
    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。 ,Q /nS$  
    X\$W'^np  
    r~D~7MNl  
    8HRPJSO~g  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 e ka@?`  
    α1 = 24.8° $ DZQdhv  
    β1 = 41.3° 1J{z}yPHc  
    θ1 = 33.1° F#}1{$)% /  
    eEri v@v  
    +^&v5[$R  
    设置系统参数: Vw;ldEdx  
    • 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
    \gI:`>- x  
    ;iC'{S  
    4xpWO6Q  
    y'2kV6TtqD  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 y!6:  
    ?#EXG  
    N7I71q|  
    j'40>Ct=i  
    二维图,对应镜头文件: h3d\MYO)B  
    noUZ9M|hz  
     ZV q  
    [ls ?IFg  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 )x:j5{>(  
    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。 !{ESeBSCG  
    3Gd&=IJ  
    5 *pN<S  
    61rh\<bn  
    二、前准直镜设计
    5fx,rtY2sQ  
    %M,d/4=P  
    • 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。
    cJWfLD>2_!  
    S. F=$z.%  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: .kKwdqO+zB  
    PD T\Q\J^X  
    C94UF7al  
    ;7n*PBUJJ  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: dbUZGn~  
    使用默认生成的优化宏优化一次,同时控制厚度,输入 MRG 替换真实玻璃 &P{p\v2Y  
    4d._Hd='  
    HFx"fT  
    :6k DUFj}  
    ^RyTK|SQ  
    在镜头后方合适位置插入光栅的结构
    使用指令:
    INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
    再调整厚度间距。
    Ee\-q  
    (F '  
    i`nw"8  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 3&nc'  
    (DMnwqr  
    ?M-8Fp3 +  
    Q.2nUT`  
    三. 后聚焦镜设计
    O-lh\9{'R  
    b G5  
    • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示,FN=4.5。 7C?mD75j  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 :+^$?[6]  
    • 使用4片元件提升像质 Cbg#Yz~/  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm 5m7Ax] \  
    {i}Q}OgYq  
    G1^!ej  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: MVv^KezD  
    .QQI~p0:  
    $z,DcO.vz  
    27 TZ+?  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: +M]8_kE=+l  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 TIh zMW\/K  
    9w<Bm"G  
    jsaCnm>&  
    LLY;IUK!R  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: *#^1rKGWK  
    Ry S{@=si  
    EEZ2Gu6c  
    Q!e0Vb  
    6Oba}`)q9  
    四、系统组合调整
    khIa9Nm  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: NP'DuzC  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 OwIy(ukTI  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 Jo$Dxa z  
    }~'Wz*Gm  
    +* {5ORq=  
    GFa/9Bi  
    使用如下绘图宏查看结果 swq!S p  
    GiwA$^Hg\  
    'R'a/ZR`B7  
    gbf=H8]  
    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 =?Md&%j  
    3(*s|V"  
    {1DYXKe  
    -?1J+}?  
    y]4 `d  
    f:&OOD o  
    点列图
    gK\7^95  
    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 azc:C  
    V>92/w.fe  
    :=eUNH  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    $QBUnLOek&  
    <uwCP4E  
    \U>Kn_7m  
    %{abRBny  
    8~#Q *  
    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。 #de^~  
    t3g! 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.   xU<lv{m`D  
    /mu4J|[[  
    [ 此帖被小火龙果在2024-07-17 11:46重新编辑 ]
     
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    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
    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。