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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) W"scV@HKu  
h0EEpL|\  
应用示例简述 5%"V[lDx@  
[+^1.N  
1.系统说明 _O?`@g?i  
GblA9F7  
 光源 "69s) ~  
— 平面波(单色)用作参考光源 *;W+>W  
— 钠灯(具有钠的双重特性) O 2V  
 组件 !t"4!3  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 y RqL9t  
 探测器 |]bsCmD  
— 功率 aj='b.2)  
— 视觉评估 q])K,)  
 建模/设计 Xg6Jh``  
— 光线追迹:初始系统概览 4Z3su^XR  
— 几何场追迹+(GFT+): ijv(9mR  
 窄带单色仪系统的仿真  1~gnc|?  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 cVv=*81\  
AI2)g1m  
2.系统说明 MpT8" /.]A  
rI{; IDV  
hPkp;a #  
8S TvCH"Z_  
3.系统参数 ScOK)nL"  
%uDi#x.  
[jQp~&nY  
b=C*W,Q_#  
aqZi:icFa  
4.建模/设计结果 %@b0[ZC  
^e,.  
|d2SIyUc  
NWESP U):w  
总结 J3V= 46Yc  
;nfdGB  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 XSB"{H>&  
1. 仿真 n` _{9R  
以光线追迹对单色仪核校。 5Pc;5 o0C  
2. 研究 XT%nbh&y  
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。 g{)dP!}  
3. 应用 ?FZ HrA  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 #lo6c;*m5  
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。 =ZznFVJ`={  
/KaZH R.  
应用示例详细内容 B:Oa}/H   
系统参数 y-b%T|p9  
9.M4o[  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 F~vuM$+d  
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。 eb\K "ec"  
/U*C\ xMm  
X,% 0/6*]  
oH?b}T=9jz  
2. 系统参数 _yx>TE2e  
$99n&t$Y  
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。 }"H,h)T  
qBQ?HLK-  
iq8<ov  
B"w?;EeV.  
3. 说明:平面波(参考) wU36sCo  
< NY^M!  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 !*&V- 4  
05#1w#i  
|^I0dR/w:  
 qA7>vi%  
4. 说明:双线钠灯光源 :S83vE81WK  
S3%FHS  
*;slV3  
 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。 >2)OiQ`zg  
 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)。 UgSB>V<?  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 bH9kj/q\b  
jOunWv|  
8'[7 )I=  
{]!mrAjD  
5. 说明:抛物反射镜 L#{S!P,"  
#G|RnV%t$~  
Sv#XIMw{,  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 SM#]H-3  
 出于此目的,在VirtualLab库目录中选择离轴抛物面反射镜(楔形)组件。 bo>*fNqAIy  
Zn+.;o)E<  
*%NT~C q  
y2dCEmhY  
2;`1h[,-^  
=:Fc;n>c<K  
6. 说明:闪耀光栅 3S@7]Pg  
6<SAa#@ey  
xh,qNnGGi  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 CyFrb`%  
 通过使用闪耀光栅,可以对期望衍射级次的衍射效率进行优化 <z&/L/bl"  
"Yv_B3p   
]@c+]{  
L|+~"'l  
a2O75 kWnm  
jXx<`I+]  
7. Czerny-Turner 测量原理 4r#= *  
(zYt NLoFx  
通过光栅倾斜角的变化,入瞳的像可经过探测器孔径进行扫描。探测器可以评估光入射的能量。 (0r3/t?DQ  
|bHelD|  
)p0^zv{  
ItVWO:x&v  
'RR~7h  
8. 光栅衍射效率 (O?.)jEW(.  
W ]1)zO  
;(/ZO%h  
 VirtualLab的光栅组件可通过傅里叶模态法(FMM)对衍射级次进行严格的计算。 Jb@V}Ul$  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 %QGC8Tz  
 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) \;3~a9q%  
||= )d&  
t;Sb/3  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd F?*-4I-  
8 &LQzwa  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 [< ?s?Ci  
~O0 $Suv  
L|:`^M+^w  
 2DtM20<>  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 XGWSdPJLr  
"Mn6U-  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 mt{nm[D!Xp  
oy=js -  
c /HHy,  
SCHP L.n  
 增大平面波光源和孔径的距离仅是为了更清晰的显示3D视图(可在光路编辑器中实现)。 GL#up  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 ^z IW+:  
&\WSQmtto  
应用示例详细内容 9gDkTYkj  
4#xDgxg\f  
仿真&结果  I<mV+ex  
TH&U j1  
1. 结果:利用光线追迹分析 Y-_`23x`  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 !qh]6%l  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 z6=Z\P+  
gnOt+W8  
8,4"uuI  
mb TEp*H  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd ]I dk:et  
]Ji.Zk  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 iDp)FQ$  
 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)。 x7&B$.>3  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, t ;;U}  
RQ'9m^  
 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 *"WG O5  
w !-gJmX>  
Bi3<7  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms s4y73-J^.v  
N1}sHyVq7  
3. 衍射效率的评估 KE5kOU;  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 *=/ { HvJ  
{9&;Q|D z  
(z {#Eq4  
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。 9}!qR|l3nR  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd /tx]5`#@7]  
Eex~xiiV  
4. 结果:衍射级次的重叠 %+W{iu[|  
 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。 \O3m9,a   
 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)。 ICx#{q@f,  
 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。 eCU:Q  
 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) ifMRryN4  
 光栅方程: 1QcNp (MO  
X8a/ `Y,  
a od-3"7[  
~*&H$6NJS  
-8ywO"6  
5. 结果:光谱分辨率 C\Wmq [  
,Bi.1 %$  
!21FR*  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run ,F8Yn5h  
n`B:;2X,  
6. 结果:分辨钠的双波段 <s31W3<v  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 c \J:![x  
   mA}TJz  
F3[T.sf  
TTX5EDCrC  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 W fN2bsx>  
 j|DsG,  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run E1aHKjLQ  
*MFIV02[N  
7. 总结 O-0x8O^B  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。  c(f  
1. 仿真 4<w.8rR:A  
以光线追迹对单色仪核校。 t:x\kp  
2. 研究 A7Cm5>Y_S  
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。 e{'BAj  
3. 应用 HTv2#  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 D :4[ ~A  
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。 b4%??"&<Y  
扩展阅读 64 wv<r]5j  
1. 扩展阅读 R3)~?X1n  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 Fj8z  
q"CVcLi9  
 开始视频 Gt8M&S-;  
- 光路图介绍 RtkEGxw*^  
- 参数运行介绍 ?um;s-x)  
- 参数优化介绍 )` SrfGp8  
 其他测量系统示例: g>E LGG |Q  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) 60^`JVGWH  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) 7~G9'P<  
M~Tuj1?  
x xHY+(m  
QQ:2987619807 K(e$esLs-  
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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