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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
    1OP" 5f  
    ^}hZ'<PK  
    {(!)P  
    一、光栅设计
    l#ZyB|  
    参考文章中的参数进行设计: ]zcV]Qj$~  
    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。 cyBW0wV1  
    }k| g%H J  
    p+)C$2YK  
    #'8)u)!  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 P#v^"}.Wd  
    α1 = 24.8° SM$\;)L  
    β1 = 41.3° 0Nt%YP  
    θ1 = 33.1° ee^4KKsh\  
    {KsVK4\r  
    %z2oDAjX  
    设置系统参数: PU"S;4m  
    • 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
    #w;;D7{@m  
    *0\k Z,#BJ  
    ?R282l  
    ET3 ,9+Gj  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 2^J/6R$  
    d=F)y~&'  
    GZS{&w!  
    A]#_"fayo  
    二维图,对应镜头文件: m|mG;8}pI  
    <ZV7|'^  
    ~T7\8K+ $  
    a}w&dE$!-  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 pLPd[a  
    该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果,三种不同波长的光按照计算出的角度传播。 ?`"<DH~:0B  
    'z~KTDX  
    g4Bg6<;  
    PYaOH_X.  
    二、前准直镜设计
    .jCk#@+  
    g&P9UW>qS  
    • 准直透镜出射光为平行光,对其倒置进行设计。
    • 入射光束直径=20mm,焦距取f=75mm,FN=3.75
    • 根据原设计,半视场角约为0.015
    • 输入 DSEARCH 宏并运行
    • 准直镜结构简单,两片元件基本可以满足。
    cmae&Atotw  
    Nl=+.d6 Qo  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: pRmEryR(U  
    [XxA.S)x3  
    #|q;t   
     *6'_5~G  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: nE4l0[_  
    使用默认生成的优化宏优化一次,同时控制厚度,输入 MRG 替换真实玻璃 ~O8] 3+U  
    S;BP`g<l=  
    >|(WS.n3C  
    bnIf}ut-G  
    95VqaR,  
    在镜头后方合适位置插入光栅的结构
    使用指令:
    INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
    再调整厚度间距。
    ~;` fC|)  
    } cRi A  
    ga,A'Z  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 31H|?cg<  
    ?fm2qrV@fp  
    ayHn_  
    5t TLMZ`o  
    三. 后聚焦镜设计
    L{zamVQG  
    rC=f#YjR  
    • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示,FN=4.5。 =y`-sU Hx  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 :LG}yq^  
    • 使用4片元件提升像质 *%;6P5n%  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm |I4D(#w.  
    oK%K+h  
    8}]l9"q(  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: A=y24m  
    >Y44{D\`  
    x[zKtX  
    P"U>tsHK:  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: 4{c`g$j>  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃  ;I[ .  
    ,80jMs  
    4c~*hMr y  
    [<,0A]m   
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: <1v{[F_  
    2nVuz9h  
    $eTv6B?m  
    W5 M ]  
    AN50P!FZW  
    四、系统组合调整
    ]KfghRUH  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: %jYQ  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 N.ItyV  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 9_I[o.q   
    O(b"F? w  
    *)2x&~T*|  
    `kI?Af*;v  
    使用如下绘图宏查看结果 56 /.*qa  
    ,K"r:)\  
    UXXqE4x  
    vy>];!Cu  
    调整透镜的口径以补满光线,使用偏心的设置把镜头调整到正确的位置 eG a#$x?.  
    \3J+OY  
    vY8WqG]  
    My`josJ`Pb  
    Q%_!xQP`  
    g^Ugl=f,  
    点列图
    LbLbJ{68  
    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 E` :ZH  
    3 LZL!^ 5N  
    o+PQ;Dl  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    <ls i.x\y<  
    RBMMXJj  
    ;@h'Mb  
    w>1l@%U o  
    dK-  ^  
    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。 =N[V{2}q  
    v)v{QNQp^  
    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.   |1\dCE03}  
    &Nj:XX;X  
    [ 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。