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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
    P?q G  
    B:O+*3j  
    N b3I%r  
    一、光栅设计
    Ii~; d3.  
    参考文章中的参数进行设计: zP :~O  
    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。 ^91sl5c8yD  
    TRgY:R_  
    J4gI=@e  
    X2 \E9hJg  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 <`c25ih.4  
    α1 = 24.8° OgEUq''  
    β1 = 41.3° S9G8aea/  
    θ1 = 33.1° rDIhpT)a  
    :%/\1$3P  
    uX[O,l^}  
    设置系统参数: #0P!xZ'|{  
    • 系统波段为800-1000nm,设置波长为1,0.905,0.8um
    • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
    • AFOCAL无焦模式
    • 光阑在表面1
    <G\ <QV8W  
    >.J'L5 x$  
    6Cl+KcJH  
    Z$!C=  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 OM20-KDc5  
    v[R_S  
    _&W0e}4  
    EvwbhvA(  
    二维图,对应镜头文件: E7rX1YdR  
    [#7y[<.P  
    M'\pkzx  
    Rr+qg t;f5  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 LKqRvPnh  
    该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果,三种不同波长的光按照计算出的角度传播。 ZJ^s}  
    @<vF]\Ce  
    X$BXT  
    %S{o5txo  
    二、前准直镜设计
    8W-]t1O%!  
    ?N4A9W9  
    • 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。
    TT|-aS0l(u  
    w`M]0'zls  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: >W8bWQ^fK  
    davvI$TA  
    +->\79<#V(  
    3QCMK^#Z:  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: S&n[4*  
    使用默认生成的优化宏优化一次,同时控制厚度,输入 MRG 替换真实玻璃 clHM8$  
    (tJ91SBl  
    LL{t5(- _  
    DZJ eup?Z  
    !\aV 0,  
    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。
    7. %f01/i  
    3nwz<P  
    gk"mr_03  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 (Ar?QwP9>  
    yHl@_rN sC  
    SLSF <$  
    5QR}IxQ  
    三. 后聚焦镜设计
    ?4:rP@  
    [d0%.+U  
    • 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。 gyC^K3}  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 Cq gJ  
    • 使用4片元件提升像质 1x { XE*%;  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm %=BtOM_2  
    Bk+{}  
    o5>/}wIf  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: *h2`^Z  
    D^n xtuT*  
    [4Y[?)7  
    NNgK:YibD  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: }bp.OV-+  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 {h,_"g\V  
    gTnS[  
    0k%hY{  
    dnix:'D1  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: t7&Dwmck9  
    ^dh=M5xz)  
    HQl~Dh0DJ  
    iNXFk4  
    )]wuF`  
    四、系统组合调整
    pOKeEW<q  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: .`Sw,XL5  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 V+46R ]  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 wajZqC2yg  
    ~*,Wj?~+7  
    ^eobp.U  
    {(%~i37  
    使用如下绘图宏查看结果 # J]~  
    $}db /hY*  
    Gh'X.?3   
    ~ibF M5m  
    调整透镜的口径以补满光线,使用偏心的设置把镜头调整到正确的位置 VxkEez'|  
    \p3v#0R{  
    @O'I)(To  
    kB V/rw  
    9Yn)t#G'`F  
    ac|/Y$\w  
    点列图
    4b=Gg  
    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 w [L&*  
    %;tJQ%6-.S  
    AxEc^Cof  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    {d,?bs)  
    w]}f6VlEl  
    `4skwvS=  
    k&!6fZ)  
    \ZsP]};*  
    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。 !O8.#+  
    Gp8psH  
    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.   gX_SKy  
    ~{$L9;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。