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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) a5U2[Ko80  
R8r[;u\iV  
应用示例简述 MY<!\4/  
t!=~5YgKs  
1.系统说明 dW^_tzfF7  
G|G?h  
 光源 P!6e  
— 平面波(单色)用作参考光源 G}dOx}kT  
— 钠灯(具有钠的双重特性) G4exk5  
 组件 g*AD$":  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 kJ<Xq   
 探测器 SiuO99'nV  
— 功率 }Mb'tGW  
— 视觉评估 @#--dOWYR  
 建模/设计 C"` 'Re5)  
— 光线追迹:初始系统概览 Q0"F> %Cn  
— 几何场追迹+(GFT+): =3v 1]7 X  
 窄带单色仪系统的仿真 hPXVPLm7I  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 4\'81"e i  
U`nS` p  
2.系统说明 FiU;>t<)  
AGJ=de.  
) Q  
HxqV[|}0u  
3.系统参数 ]S2[eS  
h,6S$,UI  
u*-<5& X  
x< y[na  
/2\= sTd  
4.建模/设计结果 X$h~d8@r  
w4MMo  
J!fc)h  
GoVPo'  
总结 yJ`1},^  
k$x 'v#  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 "T1#*"{j  
1. 仿真 TYS\:ZdXF  
以光线追迹对单色仪核校。 pB7Z;&9  
2. 研究 `"=L  
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。 ^sn>p}Tg  
3. 应用 ;s B:s9M  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 rMg{j gD  
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。 |e; z"-3  
Cv(N5mA2  
应用示例详细内容 SU}oKii /  
系统参数 ,lS-;.  
%TTL^@1!b  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 <9.7gwzE  
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。 +-YuBVHL  
}~~^ZtJ\  
1z@# 8_@  
T2_#[bk*d  
2. 系统参数 uZ?CVluP  
yr 9)ga%  
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。 vyOC2c8  
-%gd')@SfD  
L.%~?T[F  
-j=&J8Za  
3. 说明:平面波(参考) oUKbzr/C  
'CAukk|  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 rxI&;F#  
Y^m=_*1g5  
lJY=*KB(6  
=RE_Urt:  
4. 说明:双线钠灯光源 } 9s  
12' (MAP  
?CZD^>6  
 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。 ]S aH/$  
 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)。 ot<o&  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 JG4*B|3  
gN'i+mQcu  
GfPz^F=ie.  
(BQ3M-  
5. 说明:抛物反射镜 bYB}A :  
7b%Cl   
GJ_)Cl+5E  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 EA E\Xv  
 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。 [ .uaO  
>MY.Fr#.m  
K 0H!Ds9  
v/+}FS=  
f>/ 1KV  
C|@k+^S  
6. 说明:闪耀光栅 {u6fa>R&$  
+F&]BZ  
%FFm[[nxI  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 <n#V  
 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 ?q}wl\"8  
JwVC?m).  
aDv/kFfn  
xKzFrP;/{  
)t|Q7$ v1  
Hf!4(\yN  
7. Czerny-Turner 测量原理 Zw\V}uXI?  
W@C tFU9  
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。 i8@e}O I  
<+,0 G`  
wggHUr(g,  
gH)B` @  
3CPOZZ  
8. 光栅衍射效率 nJH%pBc  
[E1|jcmQ  
B{(l 5B6  
 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。 c} ET#2,  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 kzpbs?<;  
 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) -"K:ve(K  
O t<%gj;^  
Qnx92   
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd tvxcd*{  
6YGr"Kj &  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 rL3Vogw'e  
%GiO1:t  
geSo#mV  
BF|FW  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 ',7Z1O  
tSa%ZkS  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 _cN)q  
:"IH*7xp  
tah%jRfT&  
y'/9KrV T  
 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)。 %k)I =|  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 7/!C  
1A.\Ao  
应用示例详细内容 Nj8)HR  
X&X')hzIt  
仿真&结果 .]c:Zt}P  
P"@^'yR5WK  
1. 结果:利用光线追迹分析 O G}&%NgH  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 Y @&nW  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 a Z, Wa-k  
8}T3Fig,q  
B*N8:u  
RE$-{i  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd m uY^Fx  
`Db}q^mQ  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 7}.(EZ0  
 通过将光栅倾斜合适的角度以选择被探测的波长 (可通过光栅方程计算该角度)。 5] %kWV>  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, 0k<%l6Bq  
uB5o Ghu-  
 通过该功能给定波长,可以自动设置合适的倾斜角。因此,如为了仿真全谱段,参数运行必须指定波长。 y-k-E/V}  
-bfd><bs  
-;z\BW5 y  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms _nq n|  
&>+Z$ZD  
3. 衍射效率的评估 '|R|7nQAj  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 8;3FTF  
r'?&VS-Cj  
kk#d-! $[  
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。 bNgcZ V.  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd b1!%xdy_T  
A79SAheX#  
4. 结果:衍射级次的重叠 2eYkWHi  
 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。 )dcGV$4t[  
 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)。 R8*4E0\br  
 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。 *CSFkWVa  
 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) &LYZQ?|  
 光栅方程: 8/v_uEG  
`#F>?g$2  
"&F/'';0}E  
']x]X ,  
]A[~2]  
5. 结果:光谱分辨率 )\^OI:E  
,0xN#&?Ohh  
G>"[nXmcu  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run _`58G#z  
?'r[P03  
6. 结果:分辨钠的双波段 p9J(,}  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 Ycm1 _z  
   0"Hf6xz  
 .~']gih#  
_qfdk@@g  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 c\opPhJ! 0  
yMxS'j1  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run j^M@0o  
M:N> {_1&  
7. 总结 5Jp>2d  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 ^m\n[<x^  
1. 仿真 wqsnyP/m  
以光线追迹对单色仪核校。 gnt[l0m  
2. 研究 xgVt0=q  
应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 DlP=R  
3. 应用 '1aOdEZA*  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 ?(N(8)G1  
可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 =n!8>8d  
扩展阅读 ~QXNOtVsN  
1. 扩展阅读 -xXM/3g1u  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 XUWza=BR"  
_G42|lA$/  
 开始视频 3[$VW+YV  
- 光路图介绍 eZHi6v)i  
- 参数运行介绍 F6 Ixu_s  
- 参数优化介绍 4 Q.70  
 其他测量系统示例: 1'=brc YR  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) P`0aU3pl  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) 4Y'qo M;  
x<].mx  
4YJs4CB  
QQ:2987619807 @eul~%B{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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