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infotek 2020-11-19 09:26

Czerny-Turner单色仪&光谱仪的仿真

测量系统(MSY.0003 v1.1) 7mtX/w9  
X}B ]0z>  
应用示例简述 }va>jfy  
2sH1) ,\  
1.系统说明 5&TH\2u  
{3!E8~  
 光源 6os{q`/Q])  
— 平面波(单色)用作参考光源 20cEE>  
— 钠灯(具有钠的双重特性) D hD^w;f]  
 组件 ()e|BFL.  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 h&2l0 |8k  
 探测器 AL;4-(KH  
— 功率 -;*lcY*  
— 视觉评估 #jM-XK  
 建模/设计 7> 8L%(7  
— 光线追迹:初始系统概览 y_r(06"z1  
— 几何场追迹+(GFT+): b)@rp  
 窄带单色仪系统的仿真 bXk(wXX  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 CaR-Yk   
4d\V=_);r  
2.系统说明 N5.B"l  
uR6 `@F  
Vh N6 oI  
ZdgzPs"  
3.系统参数 Q) =LbR{#  
u=t.1eS5  
oS^KC}X  
Ug\$Ob5=q  
LB`{35b-  
4.建模/设计结果 -ARks_\  
xJ9aFpTC  
Up5|tx7  
sO{TGk]*  
总结 }:57Ym)7w  
.F G%QFF~  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 1Eb2X}XC  
1. 仿真 |Wr$5r  
以光线追迹对单色仪核校。 rFaG-R  
2. 研究 e, fZ>EJ  
应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 </2 aQn  
3. 应用 Ub/ZzAwq  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 1!NrndJI  
可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 3S" /l  
(e Ssx/  
应用示例详细内容 d/!\iLF  
系统参数 7}vI/?r  
I-#7Oq:Np  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 OrwVRqW-z  
Czerny-Turner干涉仪是一种广泛用于光和样本的光谱研究。主要由两个球面或抛物面反射镜、两个光阑以及一个作为分光元件的光栅组成。 KD.|oo  
k-^le|n9  
51Vqbtj^  
;Y0M]pC  
2. 系统参数 G.`},c;A-  
SP/'4m  
元件在1m范围内的距离与非常窄的入瞳孔径进行结合以确保单色仪/光谱仪的高光谱分辨率。 ~d\^ynQ  
Lv#0-+]$Bt  
kc(m.k!|f\  
&gKDw!al  
3. 说明:平面波(参考) `]^W#6l  
)FNn  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 p=odyf1hK  
V>/,&~0  
qsQ{`E0  
"$pbK:  
4. 说明:双线钠灯光源 ea]qX6)UZ  
I]hjv  
.>z1BP:(  
 为了增强光谱仪的光谱分辨率,对钠灯的双波长特性进行研究。 ?U+hse3e~  
 双波长通过旋转轨道的相互作用分离,表现为具有515GHz频率差异(波长差为0.6nm)。 i&?\Pp;5-j  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 )K$YL='kX  
Lq;T\m_de  
L^*f$Balz  
U8J9 #+:  
5. 说明:抛物反射镜 1\~I "$}  
D,Gv nfY  
b.v +5=)B  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 e^oGiL ~  
 出于此目的,在VirtualLab库目录中选择离轴抛物面反射镜(楔形)组件。 _QEw=*.<  
(Gw*x sn1  
{Wi*B(  
3n)$\aBE  
;0Q" [[J  
^RO<r}B u  
6. 说明:闪耀光栅 l i)6^f#  
3&CV!+z  
mt$rjk=  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 ,SidY\FzH  
 通过使用闪耀光栅,可以对期望衍射级次的衍射效率进行优化 0G6aF"  
]E$NJq|  
jXLd#6  
' )0@J`  
tH4 q*\U  
w^Yo)"6  
7. Czerny-Turner 测量原理 x"g)pGsT  
"T{WOGU+  
通过光栅倾斜角的变化,入瞳的像可经过探测器孔径进行扫描。探测器可以评估光入射的能量。 K4jHha  
1Y*k"[?dW  
pS |K[:5  
2]I l:>n,  
!Ve0:$  
8. 光栅衍射效率 ]WYV  
CgmAxcK  
f}"eN/T  
 VirtualLab的光栅组件可通过傅里叶模态法(FMM)对衍射级次进行严格的计算。 <g%A2 lI  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 i@.Tv.NZ  
 3个不同波长的不用的衍射效率的归一化强度:(可被测量系统的计算视为如此) B}[f]8jrM  
|Q%P4S"B?  
Ak,JPz T  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd YLi6G Y  
icIn>i<m  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 ,}&TZkN{-  
KILX?Pt[7  
`-.2Z 0  
%~PcJhz  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 | bRU=dg  
r'j88)^  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 NS2vA>n8R  
IycZ\^5*-  
%jy$4qAf%  
in/~' u  
 增大平面波光源和孔径的距离仅是为了更清晰的显示3D视图(可在光路编辑器中实现)。 #Zw:&' QB  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 5{k,/Z[L  
9Y'pT.Gy b  
应用示例详细内容 Lv]%P.=[G  
a`n)aXU l  
仿真&结果 zmGHI! tP  
F5RL+rU(h  
1. 结果:利用光线追迹分析 Gmi? xGn  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 Y&j`HO8f  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 4qp|g'uXT  
F`m}RL]g  
YB7n}r23  
c>K]$;}  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd l;0([_>*j  
MGsQF#6]  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 cJaA*sg  
 通过将光栅倾斜合适的角度以选择被探测的波长 (可通过光栅方程计算该角度)。 pT->qQ3;  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, 'k[qx}  
(&Rk#iU 2  
 通过该功能给定波长,可以自动设置合适的倾斜角。因此,如为了仿真全谱段,参数运行必须指定波长。 /]3[|  
Z8ea)_ {#  
P0}{xq'k9v  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms e O\72? K  
 x)Bbo9J  
3. 衍射效率的评估 nK :YbLdK,  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 }+n|0xK  
u_$4xNmQ  
H5x7)1Ir|  
比较经典场追迹和几何场追迹+可知,由于两者的差别较小,可忽略衍射效应。采用更快速的GFT+引擎用于后续研究。 uL^; i""  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd 4T(d9y  
I?}jf?!oM  
4. 结果:衍射级次的重叠 xyL)'C  
 因为光栅用于分离多谱段(如可见光),所以不同衍射级次可能发生重叠。 JE-*o"&  
 VirtualLab的光栅组件可以计算所有期望的衍射级次(包括利用傅里叶模态法计算衍射效率)。 qx5`lm~L  
 0级衍射并不分散,但2级衍射相对于1级衍射表现出较大的发散角。 NplyvjQN;  
 通过光栅参数和光栅方程的计算可发现重叠为760nm(1级)和380nm(2级) cb /Q<i  
 光栅方程: S[3"?$3S  
 Fb(@i  
?d-w#<AiV  
GLtd<M"  
)~wKRyQff  
5. 结果:光谱分辨率 6]b"n'G  
XeI2 <=@%  
XYzaSp=bb  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run vd[7Pxe  
9KU&M"Yq&i  
6. 结果:分辨钠的双波段 !6'N-b1  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 S{;Pga*Px  
   +_7a/3kh  
_J!^iJ  
7yfh4-1M  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 X>[i<ei  
T06(Q[)  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run Mqd'XU0L  
-{cmi,oy  
7. 总结 7?=^0?a  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 gQ{ #C'  
1. 仿真 89LD:+p/  
以光线追迹对单色仪核校。 pr#%VM[':R  
2. 研究 hi[nUG(OI  
应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 %LMpErZO  
3. 应用 &" t~d}Rg  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 %i9 e<.Ot  
可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 qS+;u`s  
扩展阅读 T%eBgseS  
1. 扩展阅读 BI`)P+K2  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 $CEdJ+0z  
9i5?J]o^  
 开始视频 5j`xSG  
- 光路图介绍 D!o[Sm}JO[  
- 参数运行介绍 G*9>TavE  
- 参数优化介绍 }i~k:kmV  
 其他测量系统示例: o%?)};o  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) $z%(He  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) ur}'Y^0iR  
T/'z,,Y  
vdq=F|&  
QQ:2987619807 blgA`)GI  
chenming95 2021-04-22 11:04
楼上你有图中的仿真文件么
lqqmuc2009 2021-06-09 15:05
想学习
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