首页 -> 登录 -> 注册 -> 回复主题 -> 发表主题
光行天下 -> FRED,VirtualLab -> Czerny-Turner单色仪&光谱仪的仿真 [点此返回论坛查看本帖完整版本] [打印本页]

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) @-'/__cgt  
MU_!&(X_  
应用示例简述 LP^p~5Az  
e[x?6He,$  
1.系统说明 CfPXn0I  
5f;n<EP y  
 光源 Km6Ub?/7o  
— 平面波(单色)用作参考光源 LP.HS'M~u  
— 钠灯(具有钠的双重特性) $|4cJ#;^L  
 组件 F(Lb8\to\M  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 Uc_jQ4e_  
 探测器 ,>D ja59  
— 功率 ]Nnxnp  
— 视觉评估 h&)fu{   
 建模/设计 UZzNVIXA%  
— 光线追迹:初始系统概览 iuiAK  
— 几何场追迹+(GFT+): 3p:=xL  
 窄带单色仪系统的仿真 H_VEPp,T  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 =WIE>*3[  
Oo FgQEr@  
2.系统说明 an3~'g?  
FX H0PK  
:]vA 2  
T>d\%*Q+B  
3.系统参数 r eGm>  
6ayy[5tW  
+"jl(5Q  
?nQ_w0j  
EJ1Bq>u7  
4.建模/设计结果 ZB-QABn  
Vwjk[ DOL  
k/%#>  
he"L*p*H  
总结 q[-|ZA bbr  
\Ke8W,)ew  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 b`$yqi<[  
1. 仿真 2b5#PcKa  
以光线追迹对单色仪核校。 t5xb"F   
2. 研究 M(yH%i^A  
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。 M)L/d_4ka  
3. 应用 IE2CRBfs  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 fV 3r|Bp  
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。 Rq) 0i}F  
>QXzMN}o  
应用示例详细内容 :pRF*^eU  
系统参数 m# JI!_~!  
K4 C ^m|e  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 UH[<&v  
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。 QIQfI05  
:Zza)>l  
3?Lgtkb8  
z 5'ZN+  
2. 系统参数 e9&+vsRmA  
_3/ec]1  
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。 wqUQ"d  
>-M ]:=L  
%`e`g ^  
PY?8 [A+  
3. 说明:平面波(参考) k'Gw!p}  
$xT1 1 ^  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 joqWh!kv7U  
K1OkZ6kl  
!DPF7x(-{  
[>f]@>  
4. 说明:双线钠灯光源 # Q}_e7t  
#;]2=@  
\@K~L4>  
 为了增强光谱仪的光谱分辨率,对钠灯的双波长特性进行研究。 );Z]SGd  
 双波长通过旋转轨道的相互作用分离,表现为具有515GHz频率差异(波长差为0.6nm)。 ;FU|7L$H  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 ~h! 13!  
;$7v%Ls=  
b0rX QMu  
A?8\Y{FQ  
5. 说明:抛物反射镜 | f\D>Y%)  
Mu{BUtkzG  
iCP~O  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 Ow@v"L;jF!  
 出于此目的,在VirtualLab库目录中选择离轴抛物面反射镜(楔形)组件。 D<bI2  
)u*^@Wo  
)o{aeV  
)MSZ2)(  
Ja|{1&J.  
/1d<P! H  
6. 说明:闪耀光栅 gzf-)J  
jAC78n,Fi@  
 w_Uh  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 XN#&NT{t}  
 通过使用闪耀光栅,可以对期望衍射级次的衍射效率进行优化 h i|!  
:U'Cor H  
o r2|O#=  
zXZir7NfM  
iidT~l  
&eQJfc\a  
7. Czerny-Turner 测量原理 booRrTS  
mrM4RoO  
通过光栅倾斜角的变化,入瞳的像可经过探测器孔径进行扫描。探测器可以评估光入射的能量。 %d2!\x%bG  
S_ b/DO  
F}Srn;V  
[=uIb._Wv  
X(*!2uS  
8. 光栅衍射效率 vWjnI*6T#  
,DQjDMjrf  
<jA105U"m>  
 VirtualLab的光栅组件可通过傅里叶模态法(FMM)对衍射级次进行严格的计算。 [sy j#  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 eGL<vX  
 3个不同波长的不用的衍射效率的归一化强度:(可被测量系统的计算视为如此) Udgqkl  
2S ~R!   
7K;!iX<d  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd -SCM:j%h  
Z[?mc|*x  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 Z7a945Jd  
*if`/N-q(m  
nP3  E  
pQa:pX  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 `<frgXu64  
=(o']ZaaA  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 8b(!k FxD  
>IfV\ w32  
:"1|AJo)  
ztll}  
 增大平面波光源和孔径的距离仅是为了更清晰的显示3D视图(可在光路编辑器中实现)。 "ju'UOcS/  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 Dw6fmyJ:  
9902+pW  
应用示例详细内容 (?0`d  
L|j%S  
仿真&结果 P8Qyhc  
:-T*gqj|  
1. 结果:利用光线追迹分析 ]?+{aS-]?k  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 3gEMRy*+  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 u]*0;-tz  
UL$}{2N,_  
oUZoj2G1  
Vvp[P >  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd 4rg2y]  
a_~=#]a  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 Kn`M4 O  
 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)。 > L2HET  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, &7e)O=  
Y f@e=:  
 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。 AIYmS#V1W2  
R%Y`=pK>}  
Lh.b 5Q|  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms 942lSyix  
4GdX/6C.  
3. 衍射效率的评估 ')Y'c  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 ,f3pqi9|  
"Jq8?FoT  
MRNNG6TUs  
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。 : 18KR*;p  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd m0n)dje  
!>,m&O-x  
4. 结果:衍射级次的重叠 \NZIEu)5?  
 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。 +ZMls [  
 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)。 pKiZ)3U  
 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。 CAq/K?:8  
 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) O/s $SX%g  
 光栅方程: :}8Z@H!KkY  
U1_@F$mq<  
"5R~(+~<@  
?'86d_8  
JxE53ev  
5. 结果:光谱分辨率 L!0OC''C  
C?v[Z]t  
MTg:dR_  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run gxz-R?.  
_.IxRk)T  
6. 结果:分辨钠的双波段 J%09^5:-z  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 7w,FX.=;cv  
   9EDfd NN  
{'?)FX*W  
Vtc36-\1*  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 0sN.H=   
%~L>1ShtU  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run CYYkzcc^  
::Ke ^dp  
7. 总结 /Jf.y*;  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 UcBe'r}G  
1. 仿真 `>0MNmu  
以光线追迹对单色仪核校。 ku$$ 1xq  
2. 研究 ,@1p$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。 jK \T|vGJa  
3. 应用 kB?al#`  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 7+X:LA~U  
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。 Ee4&g<X.  
扩展阅读 ~|<WHHN (  
1. 扩展阅读 R\o<7g-|  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 ee%fqVQ8P  
q0f3="  
 开始视频 l @^3Exwt  
- 光路图介绍 'smWLz}  
- 参数运行介绍 ,0x y\u  
- 参数优化介绍 3a.kBzus  
 其他测量系统示例: >:D j\"o  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) zSo)k~&[3  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) 'cY` w  
4`JH&))}  
]-ZEWt6lsc  
QQ:2987619807 3nZo{p:E  
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
查看本帖完整版本: [-- Czerny-Turner单色仪&光谱仪的仿真 --] [-- top --]

Copyright © 2005-2025 光行天下 蜀ICP备06003254号-1 网站统计