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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
    Dm}M8`|X  
     f9<"  
    C4gES"T  
    一、光栅设计
    -&]!ig5v  
    参考文章中的参数进行设计: %\|{_]h}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。 '|yCDBu  
    }(XKy!G6  
    -])=\n!=  
    X's<+hK&  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 rev*G:  
    α1 = 24.8° e3p:lu  
    β1 = 41.3° wsH_pF  
    θ1 = 33.1° u-:3C<&>  
    WK7?~R%rq  
    N#-pl:J(  
    设置系统参数: +w?R4Sxjn  
    • 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
    :Y1;= W  
    _'L16@q  
    U-m MKRV  
    q-_!&kDK"  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 %8xRT@Q  
    Za3}:7`Gu  
    5dE=M};v  
    dY~z6bT  
    二维图,对应镜头文件: cgQ6b.  
    A%$~  
    Yb/*2iWX  
    ~ ) w4Tq  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 i-5,* 0e6m  
    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。 o,* D8[  
    {)!>e  
    p e+h8  
    pb)8?1O|s  
    二、前准直镜设计
    |b.xG_-s1  
    wB \`3u4  
    • 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。
    3)\fZYu)  
    5h6o}  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: pxd=a!(  
    @&WHX#  
    \P?X`]NwnO  
    >5L_t   
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: bD:0k.`  
    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 `a|&aj0  
    8SKrpwy  
    d`B<\Y#{Us  
    `;;l {8  
    wAprksZL#  
    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。
    Z}dK6h5+'  
    cpltTJFg  
    gaY&2  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 }:ZA)  
    $Xu3s~:S  
    _f^KP@^j  
    cZ?QI6|[  
    三. 后聚焦镜设计
    w#9Kt W,tt  
    #lP8/-s^  
    • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示,FN=4.5。 &P|[YP37_  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 y3dk4s77  
    • 使用4片元件提升像质 +&`W\?.~  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm d7X&3L%Oq  
    Lqj Qv$  
    .z`70ot?  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: %x$U(I}  
    GlAI~\A  
    @yaFN>w  
    _6ZjF>f  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: #dA$k+3  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 WVbrbs4  
    %SM;B-/zHt  
    M<fhQJ  
    &N|$G8\CY  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: pIJXP$v3  
    @!#e\tx  
    _>;Wz7  
    wSTul o:9  
    |7s2xRc  
    四、系统组合调整
    t;&XIG~  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: |^pev2g  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 S(Yd.Sp  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 Lx^ eaP5  
    200yN+ec  
    ji"g)d6  
    B`5<sW  
    使用如下绘图宏查看结果 f!Q\M1t)  
    \hB BG8=&  
    {meX2Z4  
    6OES'3Cy  
    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 /0h *(nL  
    D6sw"V#  
    [4Z 31v>  
    NR{wq|"  
    R?2sbK4Cz  
    Nk`UQ~g$  
    点列图
    L[` l80  
    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 m7 =$*1k  
    NWBYpGZx  
    nR!e(  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    )s2] -n}W  
    hGRj  
    gt&|T j  
    ^S9y7b^;r  
    CI|lJ  
    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。 g;IlS*Ld  
    bdUPo+  
    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.   R;& >PFmq  
    cw;wv+|k  
    [ 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。