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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) uxzze~_+C  
?G -e](]^<  
应用示例简述 <NuUW9+  
oDU ;E  
1.系统说明 ]~E0gsq  
4A2?Uhp y  
 光源 - h9?1vc7  
— 平面波(单色)用作参考光源 afb+GA!  
— 钠灯(具有钠的双重特性) /\W Qx e  
 组件 Y2?.}ZO  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 &Y^WP?HS  
 探测器 f?'JAC*  
— 功率 1Q. \s_2  
— 视觉评估 E,f>1meN=  
 建模/设计 iX4Iu3  
— 光线追迹:初始系统概览 ~PHB_cyth  
— 几何场追迹+(GFT+): Y14W?|KOB  
 窄带单色仪系统的仿真 3dRr/Ilc  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 gw}Mw  
Yl.0aS  
2.系统说明 hc'-Dh  
ti<;7Yb  
6KOlY>m]  
m:/ wG& !  
3.系统参数  BouTcC  
PfZ+PqS  
Ey4z.s'-l  
*>+,(1Fz  
= hN !;7G  
4.建模/设计结果 B0ndcB-  
z$kenhFG/  
wW/7F;54  
"|HDGA5  
总结 $]rj73p^tH  
;Yg{zhJX~  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 Jzp#bgq}|  
1. 仿真 w&%~3Cz.  
以光线追迹对单色仪核校。 _Y[jyD1>  
2. 研究 +r<0zh,n.  
应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 V}zEK0n(6  
3. 应用 jr3ti>,xV  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 }nMPSerE  
可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 Zw~+Pb  
zrU{@z$l  
应用示例详细内容 B.L]Rk\4  
系统参数 c~v~2DM  
gc?#pP  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 zdp/|"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。  ]$,UPR/3  
l3IWoa&sh  
EKz Ad  
\~5C7^_  
2. 系统参数 nYJTKU  
s|NjT  
元件在1m范围内的距离与非常窄的入瞳孔径进行结合以确保单色仪/光谱仪的高光谱分辨率。 O/!bG~\Y  
!S_^94b@  
/AQMFx4-5  
:hI@AA>g  
3. 说明:平面波(参考) LvEnXS  
B)QHM+[= F  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 > z^#  
{b@KYR9K  
CQpCS_M  
-<_Ww\%8M  
4. 说明:双线钠灯光源 IO/4.m-aN#  
@e'5E^  
E(i[o?  
 为了增强光谱仪的光谱分辨率,对钠灯的双波长特性进行研究。 %G?;!Lz  
 双波长通过旋转轨道的相互作用分离,表现为具有515GHz频率差异(波长差为0.6nm)。 "ax..Mh\y  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 ymNnkFv  
_fwb!T}$  
36n>jS&  
_kY#D;`:r  
5. 说明:抛物反射镜 ,<Q~b%(3  
g38&P3/  
84{Q\c  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 >[1W:KQA  
 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。 mP(kcMT "  
8L1ohj  
U bYEEY#  
-uH#VP{0M  
q}FVzahv  
OK{xuX8u  
6. 说明:闪耀光栅 =GXu 5 8  
42\-~]  
U-^[lWn[@4  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 2+Wzf)tB  
 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 v<9&B94z  
GTJ{h  
zY|klX})  
-`Y :~q1  
~RD+.A  
3or\:  
7. Czerny-Turner 测量原理 |~ _'V "  
h},oF!,  
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。 8/"fWm/  
 P5gN#G  
:h1pBEiH  
_qWliw:0#  
v~/~ @jv  
8. 光栅衍射效率 28OWNS M=  
vs j3  
5ZY)nelc  
 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。 "+uNmUUnm  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 Krs2Gre}  
 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) DS xUdEK6  
-!({B H-M_  
1J? dK|% b  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd } 17.~  
NS C/@._  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 iL7VFo:Q  
vJ`.iRU|  
Xe+,wW3YF  
4"= Vq5  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 gip/(/NX  
|7@O( $b  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 0ji q-3V)  
$Q+s/4\  
~3RC>8*Qw  
6/ `.(fL1  
 增大平面波光源和孔径的距离仅是为了更清晰的显示3D视图(可在光路编辑器中实现)。 PNeh#PI 6)  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 _#_ E^!  
_e!F~V.  
应用示例详细内容 2ij# H ;  
nNmsr=y5  
仿真&结果 A-ZmG7xk  
q/1Or;iK  
1. 结果:利用光线追迹分析  st 'D  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 6> {r6ixs1  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 [/RM=4Nh5  
5HS~op2n/  
@$eT~ C  
[hRU&z;W  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd N]YtLa,t  
>\A8#@1  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 ,572n[-q  
 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)。 /( 6|{B  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, -p-0;Hy  
Vga-@  
 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。 7L:7/  
A 699FQ  
9TxyZL   
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms v0l_w  
)$x_!=@1  
3. 衍射效率的评估 r(2 R <A  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 G"y.Z2$  
vs&8wbS)  
kD.pzx EM  
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。 giavJ|  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd !Ngw\@f  
>P. 'CU  
4. 结果:衍射级次的重叠 Rn+4DcR  
 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。 R UTnc  
 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)。 1q.(69M  
 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。 g2p"LWex-  
 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) gd6Dm4q(  
 光栅方程: Ov9 Q?8KzM  
X21dX`eMN  
gmSQcN)  
'i>xf ^  
7]2 2"mc  
5. 结果:光谱分辨率 /owO@~G  
RHNk%9  
%kU'hzLg  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run Q*O<@   
?$%%Mp(  
6. 结果:分辨钠的双波段 2RppP?M!  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 M2T|"Q"=  
   6/mF2&&g  
eXy"^x p^  
Qu~*46?0  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 ms~8QL  
=K$,E4*  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run E,*&BDW  
H}b\`N[nr  
7. 总结 ]HvZ$  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 !E& MBAKy  
1. 仿真 CB*/ =Y  
以光线追迹对单色仪核校。 uMFV% +I  
2. 研究 >#N[GrJAE  
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。 ,{<p  
3. 应用 xFsmf<Vm  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 jM__{z  
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。 if~rp-\P  
扩展阅读 %<}=xJf>1  
1. 扩展阅读 fA8ozL T  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 ^,7=X8Su  
k90B!kg  
 开始视频 6[==BbZ  
- 光路图介绍 BXTN>d27  
- 参数运行介绍 l_+A5Xy  
- 参数优化介绍 D@vMAW  
 其他测量系统示例: lfy7w|  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) 8wF#e\Va0  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) koH4~m{  
4 iH&:Al  
AMk~dzNt  
QQ:2987619807 fS./y=j(X  
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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