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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
    E<RPMd @a  
    !E7JDk''@  
    mqj]=Fq*  
    一、光栅设计
    }fO+b5U  
    参考文章中的参数进行设计: G+7#!y Y  
    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。 KE[!{O^(a  
    "hi d3"G  
    *'w?j)}A9g  
    _=Z?5{7S >  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 %(&$CmS@  
    α1 = 24.8° &cGa~#-u  
    β1 = 41.3° x" lcE@(  
    θ1 = 33.1° 5(5:5q.A/D  
    Ty<."dyPW  
    H2lQ(Y+H  
    设置系统参数: 2OVN9_D%  
    • 系统波段为800-1000nm,设置波长为1,0.905,0.8um
    • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
    • AFOCAL无焦模式
    • 光阑在表面1
    )Fgu'  
    @yM$Et5  
    &NKb},~  
    ~+ kfb^<-  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 PctXh, =  
    <$(y6+lY  
    E$.fAIt  
    n&l(aRoyx  
    二维图,对应镜头文件: (^oN, 7  
    v]Fw~Y7l!  
    'B:8tv  
    5G2G<[p5oQ  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图  8 X Qo  
    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。  .0YcB  
    gLm,;'h%u  
    YdDP;, DA  
    mW2D"-s  
    二、前准直镜设计
    nz|6CP  
    W_L*S4 ~  
    • 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。
    E+ctiVL  
    !>\&*h-Cm#  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: 3xk_ZK82  
    dGglt Y  
    GKc?  
    D V\7KKJE  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: QJ&]4*>a  
    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 vHZq z<  
    U&i#cF   
    >AFQm  
    ~x7CI  
    qt(4?_J  
    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。
    Xdi<V_!BC-  
    + -uQ] ^n  
    -T}r$A  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 /qKA1-R}4  
    Wv|CJN;4  
    mqHcD8X  
    {#st>%i  
    三. 后聚焦镜设计
    ClY`2  
    Zs(BViTb|  
    • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示,FN=4.5。 ^k*%`iQ  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 E[WU  
    • 使用4片元件提升像质 R?zlZS.~  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm &?@[bD'T  
    @0]w!q  
    j!@T@ 8J  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: ny{S&f  
    Ni8%K6]z  
    t{g@z3  
    L(bDk'zi  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: X!:J1'FE  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 :pM)I5MN[  
    #K0/ >W  
    <THw l/a  
    oi]XSh[_s  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: S{?l/*Il*_  
    1.M<u)1GU  
    LofpBO6^  
    ^^&H:q  
    =/}Rnl+c  
    四、系统组合调整
    W/\pqH  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: e/cHH3 4  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 "n]x%. *  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 GMg! 2CIU  
    k,$/l1D  
    hP8w3gl_  
    Zr1"'+-  
    使用如下绘图宏查看结果 #q K.AZi  
    JN:L%If  
    z Ohv>a  
    -8l(eDm"m  
    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 lX%-oRQ/os  
    wm^1Fn--  
    VXiU5n^  
    c]Gs{V]\  
    Lc?"4  
    GZWqP M4S\  
    点列图
    `*[\b9>  
    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 )^BZ,e  
    +pq) 7  
    ? A;RTM  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    k-a1^K3  
    G62;p#  
    rHjDf[5+  
    Op8Gj  `  
    >]anTF`d  
    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。 p2Gd6v.t  
    f[D%(  
    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.   %E/#h8oN{  
    ,tQN L\t  
    [ 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。