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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
    B,vHn2W  
    "o#)vA`  
    4R*<WdT(  
    一、光栅设计
    JIbzh?$aD  
    参考文章中的参数进行设计: &>zy_)  
    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。 7{+Io  
    E0)mI)RW.  
    `k{ff  
    FQ|LA[~  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 ?9zoQ[  
    α1 = 24.8° kk_9G -M  
    β1 = 41.3° Kjn&  
    θ1 = 33.1° &pMlt7  
    kLPO+lg+  
    AY/-j$5+?  
    设置系统参数: Ro'4/{}+  
    • 系统波段为800-1000nm,设置波长为1,0.905,0.8um
    • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
    • AFOCAL无焦模式
    • 光阑在表面1
    i5E:FS^!I  
    |+;KhC  
    uU[[[LQq  
    tU)r[2H2  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 |Y8Mk2,s  
    qSC~^N`  
    9B#)h)h(=  
    dW{o+9nw  
    二维图,对应镜头文件: U8WHE=Kk\h  
    =Qj+Ug'  
    X$uz=)  
    {*<O"|v  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 c5iormb"#  
    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。 im4e!gRE  
    59Tg"3xB<  
    K.#,O+-Kg`  
    B'KXQa-$O  
    二、前准直镜设计
    =N*%f%  
    3D$\y~HU  
    • 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。
    MgH1d&R  
    @\6nXf  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: :_fjml/  
    _ r^90  
    vh. Wm?qQ  
    mV**9-"  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: XUQW;H  
    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 "9U+h2#]  
    eHR&N.2  
    BYr_Lz|T  
    '.%iPMM  
    V`R)#G>IH%  
    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。
    A"\P&kqMV  
    j1;_w  
    U!a!|s>  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 0uVk$\:i  
    ]5o0  
    HIPcZ!p  
     e8XM=$@  
    三. 后聚焦镜设计
    Y-Ziyy  
    VVI8)h8  
    • 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。 ?dJ/)3I%F  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 r&%gjqt  
    • 使用4片元件提升像质 u@=+#q~/P  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm #51 4a(6  
    S{^6iR  
    Nl=m'4 @`  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: e'k;A{Oh  
    {(m+M  
     l5ZADK4  
    _S9rF-9G]  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: 5';/@M  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 vi[#? ;pkF  
    ||{T5E-.F  
    + AcKB82  
    q:`77  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: L~*|,h  
    };|!Lhl+  
    p|&ZJ@3  
    Z-^uM`],G  
    (xk.NZn F  
    四、系统组合调整
    F:[7^GQZ{  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: J<b3"wK0[  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 :DOr!PNA  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 kP!%|&w;  
    + >T7Q`64  
    Ij;==f~G  
    r.^0!(d  
    使用如下绘图宏查看结果 Wphe%Of  
    YXczyZA`x  
    8Zcol$XS'  
    wb(*7 &eP:  
    调整透镜的口径以补满光线,使用偏心的设置把镜头调整到正确的位置 A|p@\3 P*A  
    ( GFgt_  
    c8^+^.=pX  
    B,~f "  
    Zw;$(="  
    dIoF~8V  
    点列图
    K(-G: |  
    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 %/{IssCR7  
    @Ufa -h5"(  
    4mEzcwo'  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    jo 7Hyw!g  
    ,|e}Y [  
    tP}Xhn`  
    8ku? W  
    pY^pTWs(  
    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。 kVV\*"9y  
    @PYW|*VS  
    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.   Jn@Z8%B@Z  
    3x04JE3!  
    [ 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。