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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
    &O.lIj#F R  
    f#b;s<G  
    q jmlwVw  
    一、光栅设计
    6~c:FsZ)  
    参考文章中的参数进行设计: =' <789wT  
    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。 6k*,Yei  
    vKmV<*K  
    F!&$Z .  
    8XdgtYm  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 NNP ut$.  
    α1 = 24.8° Dt=@OZW  
    β1 = 41.3° %{;1i  
    θ1 = 33.1° )@[##F2  
    @PAT|6  
    _%:$sAj  
    设置系统参数: 'nSo0cyQ  
    • 系统波段为800-1000nm,设置波长为1,0.905,0.8um
    • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
    • AFOCAL无焦模式
    • 光阑在表面1
    bn6WvC 3?  
    o3=pxU*  
    Eohv P[i  
    Dg o -Os@  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 'Uu!K!  
    yU'<b.]  
    6w)a.^yx7  
    P:&X1MC  
    二维图,对应镜头文件: \2!1fN  
    FDCc?>,o  
    (]N- HN]v  
    Z]qbLxJV  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 G[$g-NU+  
    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。 u.dYDi  
    pq$-s7#  
    }ej>uZVe<  
    |Q+:vb:  
    二、前准直镜设计
    =bJ7!&  
    ;7E c'nC4  
    • 准直透镜出射光为平行光,对其倒置进行设计。
    • 入射光束直径=20mm,焦距取f=75mm,FN=3.75
    • 根据原设计,半视场角约为0.015
    • 输入 DSEARCH 宏并运行
    • 准直镜结构简单,两片元件基本可以满足。
    Wmc@: (n  
    cK.z&y0]  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: U'k 0;  
    zv0bE?W9   
    D1R$s*{  
    1Y'NG<d _  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: X R|U6bf]  
    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 cp$GP*{@  
    F<TIZ^gFP  
    g+A>Bl3#  
    N>xdX5  
    SNtk1pG>  
    在镜头后方合适位置插入光栅的结构
    使用指令:
    INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
    再调整厚度间距。
    ^:~!@$*;6  
    e2qSU[  
    +h08uo5c  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 HT ."J  
    sOVU>tb\'  
    TyhO+;  
    <.".,Na(J0  
    三. 后聚焦镜设计
    .F},Z[a&  
    qWM+!f  
    • 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。 L yH1tF  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 @ Fkhida  
    • 使用4片元件提升像质 +\]Gu(z<  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm 2F :8=_sA  
    "S H=|5+  
    Y'C1L4d  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: V]NCFG  
    Z C<+BKS  
    YS:p(jtd  
    F3[,6%4v  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: nF B]#LLv  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 f@[qS7ok  
    $*;`$5.x^  
    |j~l%d*<w  
    YPW UncV  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: pX+4B=*  
    UmR4zGM}  
    F3hG8YX  
    _n1[(I  
    9dm oB_G  
    四、系统组合调整
    ,x$^^  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: -9::M}^2  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 Gk]ZP31u  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 <RKT |  
    d f!i}L  
    c?N,Cd~q  
    .5uqc.i"f  
    使用如下绘图宏查看结果 >n^780S|  
    qVfl6q5  
    rr,w/[  
    xHMFYt+0$G  
    调整透镜的口径以补满光线,使用偏心的设置把镜头调整到正确的位置 M*f]d`B  
    YS_3Cq  
    hHHQmK<r  
    3~VV2O  
    Uo71C4ev  
    uFha N\S  
    点列图
    ^=5x1<a9$  
    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 ^qnmKA>"F  
    YZ`SF"Bd(  
    { :1X N  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    g(Q1d-L4e  
    <Se9 aD  
    z$WLx  
    {`G d  
    U (#JC(E-#  
    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。 aL%E#  
    BM`6<Z"3q  
    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.   N#2ldY *  
    +FAj30  
    [ 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。