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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
    ,0~=9dR  
    bu]bfnYi9  
    rZLMY M  
    一、光栅设计
    ~L2Fo~fw  
    参考文章中的参数进行设计: yxH[uJpb  
    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。 :z[SI{Y  
    99`xY$  
    -8]$a6`{_  
    | !Knd ^}  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 %\A~w3E  
    α1 = 24.8° i[B%:q:&  
    β1 = 41.3° M-n +3E9  
    θ1 = 33.1° D3]_AS&\  
    'G&w[8mqY  
    %EuSP0  
    设置系统参数: ~Y{K ^:wN^  
    • 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
    &:rf80`z.  
    NunT1ved  
    G]{)yZ'}  
    R8HFyP  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 mz47lv1?  
    ^Oo%`(D?  
    zQ6otDZx  
    =vR>KE  
    二维图,对应镜头文件: MD+Q_  
    NOvN8.K%  
    j*GYYEY  
    S;Vj5  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 |g~.]2az  
    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。 dI`b AP;\  
    WkT4&|POJ  
    8{AzB8xp  
    ).\%a h  
    二、前准直镜设计
    =cxjb,r  
    @>:r'Fmu-  
    • 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。
    'h$1vT  
    4g|}]K1s  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: kxh $R>  
    >y5~:L  
    yJ?6BLJi  
    C&\#{m_1B  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: A," u~6Bn  
    使用默认生成的优化宏优化一次,同时控制厚度,输入 MRG 替换真实玻璃 aPRF  
    Ay[6rUO  
    Z\n nVM=  
    BPW2WSm@<  
    4h-tR  
    在镜头后方合适位置插入光栅的结构
    使用指令:
    INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
    再调整厚度间距。
    O9bIo]B  
    @,$>H 7o  
    )KG.:BO<  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 q.*k J/L  
    Dc U$sf*  
    1jDN=hIl  
    :U=*@p4?  
    三. 后聚焦镜设计
    g/eE^o ~;  
    A2..gs/  
    • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示,FN=4.5。 Q/I/>6M7UZ  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 RK< uAiU  
    • 使用4片元件提升像质 umI@ej+D  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm cJMp`DQzc  
    ;tlvf?0!  
    &=~Jw5WK  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: /; w(1)B  
    c1Skt  
    EjrK.|I0  
    :wtK'ld  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: Dc2H<=];  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 nH_M#  
    y2KR^/LN|Y  
     Vmt$]/  
    ^? }-x  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: 0-6rIdDTM  
    >4 VN1 ^  
    ~m3Q^ue  
    8MU+i%hd  
    #ozui-u>  
    四、系统组合调整
    vhvFBx0  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: DZ"'GQSg  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 #A\@)wJ  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 $Y,y~4I  
    evjj~xkte  
    f?W_/daP  
    9eBD)tnw  
    使用如下绘图宏查看结果 [>![ViX  
    E6XDn`:  
    gamE^Ee  
    ?fW['%  
    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 -!q^/ux  
    8 kvF~d ;  
    $+w:W85B  
    4( $p8J  
    $O3.ex V  
    MroN=%|t  
    点列图
    ]n}aePl}oU  
    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 AO, o|,#4F  
    fYSH]!  
    fJOw E g|  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    7>"dc+Fg  
    C~Hhi-Xl)  
    H-\Ym}BGu  
    GXG 7P,p,  
    9HB+4q[  
    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。 ?8N^jjG  
    __!LTpp  
    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.   .do8\  
    S4\a"WYg  
    [ 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。