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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
    &wi+)d  
    !W XV1S  
    aH;AGbp  
    一、光栅设计
    ">T\]V$R  
    参考文章中的参数进行设计: '$,yV f  
    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。 ET^?>YsA  
    ]D nAW'm  
    R\cx-h*  
    TJYhgna  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 (pH)QG  
    α1 = 24.8° /@ em E0  
    β1 = 41.3° M? 8sy  
    θ1 = 33.1° '7oR|I  
    <IWg]AJT :  
    'A{zH{  
    设置系统参数: r!b>!  
    • 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
    ta95]|z"j  
    ,~7~ S"  
    `Fcr`[  
    z1b@JCWE  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 #i~P])%gNP  
    H%vgPQ8  
    iUz?mt;k  
    h,y_ ^cf  
    二维图,对应镜头文件: ,|O6<u9  
    `(j~b=PP  
    :Y Ls]JI<  
    ms3"  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 n-K/d I  
    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。 NEIF1( :  
    $<nD-4p  
    Fr50hrtkU  
    $@s-OQ}  
    二、前准直镜设计
    # Ey_.4S  
    KHP/Y {mH  
    • 准直透镜出射光为平行光,对其倒置进行设计。
    • 入射光束直径=20mm,焦距取f=75mm,FN=3.75
    • 根据原设计,半视场角约为0.015
    • 输入 DSEARCH 宏并运行
    • 准直镜结构简单,两片元件基本可以满足。
    PP! /WX  
    uj)vh  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: }!xc@  
    ?6"U('y>n  
    V.8Vy1$  
    \Dl MOG  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: BNk>D|D;  
    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 !d 4DTo  
    >'#vC]@  
    Vk`Uz1*  
    ,f%4xXI  
    x?rd9c  
    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。
    9b6U] z,  
    jHob{3  
    VI|2vV6?  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 Z Uj1vf6I  
    [c;0eFSi2  
    <8~c7kT'  
    ]w,|WZm  
    三. 后聚焦镜设计
    oNYFbZw  
    6i+AJCkC  
    • 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。 >mtwXmI  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 P_H2[d&/>D  
    • 使用4片元件提升像质 'b"7Lzp2  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm ts@w9|  
    Ve9) ?=!  
    ]):>9q$C  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: [OPF3W3z  
    Ya~Th)'>q  
    N,8.W"fV  
    \d.\M  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: -|u yJh  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 5{!"}  
    R4b!?}d  
    3A0Qjj=  
    mQt0?c _  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: 2zbn8tO  
    7k%!D"6_R  
    v.sjWF  
    2^=.f?_YR  
    g/FT6+&T.  
    四、系统组合调整
    H}&JrT95  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: 0,&] 2YJ  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 :_F 8O  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 }4piZ ch  
    UCj<FN `  
    xY.?OHgG/  
    9:3`LY3wW  
    使用如下绘图宏查看结果 (]?M=?0\  
    JbitRV@a  
     `2\:b^h  
    6~>h;wC  
    调整透镜的口径以补满光线,使用偏心的设置把镜头调整到正确的位置 hW~UJ/$  
    4\ElMb[]  
    A|4 3W =  
    (["V( $  
    'n"we# [  
    x&JD~,Y  
    点列图
    ;gAL_/_  
    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 6wbH{}\ll  
    vxi_Y\r=T  
    2dB]Lw@s  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    C%ZPWOc_8  
    ']sj W'~  
    Nw"?~"bo  
    6#qt%t%?D  
    ^xScVOdP  
    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。 >[nR$8_J-l  
    F|'u0JQ)$  
    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.   GJU9[  
    I#]pk!  
    [ 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。