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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
    #uw&u6*\q  
    [YfoQ1  
    RI0^#S_{  
    一、光栅设计
    WXl+w7jr  
    参考文章中的参数进行设计: `;E/\eG"  
    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。 >w@+cUto  
    RhH 1nf2UR  
    ? T6K]~g  
    4=xi)qF/@  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为  ir6' \  
    α1 = 24.8° )ODF6Ag  
    β1 = 41.3° hPDKxYD]f  
    θ1 = 33.1° rtRbr_  
    @#)` -]g  
    Z[oEW>_A  
    设置系统参数: rP3HR 5  
    • 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
    L^3&  
    2gPqB*H  
    0jf6 z-4  
    En?V\|,  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 ttzNv>L,  
    K^shTh8k  
    ?;XEb\Kf  
    50W+!'  
    二维图,对应镜头文件: :"\,iH  
    l@4_D;b3o"  
    N Qk aW)  
    q8v[u_(yD  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 2J ZR"P  
    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。 Q+ ^ &  
    ~#A}=, 4>  
    =?<WCR C*  
    %9J@##+  
    二、前准直镜设计
    BBB@M  
    Ymk?@mV4  
    • 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。
    /\I6j;$z  
    N+|NI?R?}  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: L*(9Hti  
    "is(  
    = xO03|T;6  
    Km` SR^&\  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: ~~tTr $  
    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 py*22Ua^  
    UN]gn>~j  
    M"~jNe|  
    Ps!MpdcL3  
    VY0.]t  
    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。
    KA5)]UF`l  
    J D\tt-  
    RP4/:sO  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 LKIMT  
    H U|.5tP  
    (vs<Fo|]  
    U0~_'&Fe  
    三. 后聚焦镜设计
    ^\\3bW9}H  
    .DCHc,DxA  
    • 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。 9%!h/m>rW  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 xY^sC56Z  
    • 使用4片元件提升像质 ?[D3 -4  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm m>@hh#kBg  
    I{Zb/}k-  
    <n2@;` D  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: AjC:E+g  
    p4' .1.@  
    V]=22Cxi'~  
    P6:9o}K6  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: D'"  T'@  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 |3*9+4]a  
    IGdiIhH~2  
    z:Ml;y  
    FaL\6w  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: 6K/RO)  
    g9_zkGc7  
    _Cmmx`ln  
    OxlA)$.hpu  
    (m~>W"x/  
    四、系统组合调整
    7FB?t<x  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: jkAjYR.  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 M&Uy42,MR  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 ?bTfQH vX  
    U&!TA(Yr  
    3<0b_b  
    8Sbz)X  
    使用如下绘图宏查看结果 j{@O %fv=  
    [GwAm>k  
    uZqL'l+/y  
    7#V7D6j1  
    调整透镜的口径以补满光线,使用偏心的设置把镜头调整到正确的位置 :ym?]EL4o  
    +&GV-z~o  
    1'kO{Ge*p:  
    W^(zP/  
    E C?}iP  
    ewDYu=`*  
    点列图
    A2_ut6&eb  
    查看不同波长的点列图。先输入所有波长M,比例20和用符号显示,在一张图里显示三种波长的点 }0'=}BE  
    =%Y1] F  
    /]0qI  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    w:&" "'E  
    e~r/!B5X  
    uYJS=NGNA  
    UhxM85M;x  
    _y@ 28t  
    以上就是本次透射式体全息光栅拉曼光谱仪分光系统设计,所有宏文件和镜头文件可以评论区留言获取。 JGs: RD'  
    <2$vo  
    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.   Q@D7 \<t  
    du65=w4E!  
    [ 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。