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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) 2KU [Yd  
BX?Si1c  
应用示例简述 '<O& :  
awUIYAgJ3  
1.系统说明 +'l@t bP  
Ha<(~qf  
 光源 #u>JCPz  
— 平面波(单色)用作参考光源 \;~>AL*  
— 钠灯(具有钠的双重特性) %*,'&S  
 组件 Ma$b(4dB  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 F"_SCA?9?  
 探测器 ~FJd{$2x`  
— 功率 >R6Me*VR  
— 视觉评估 *5 5yF `  
 建模/设计 yZ K j>P1  
— 光线追迹:初始系统概览 @?z*: 7a  
— 几何场追迹+(GFT+): ) Limt<S  
 窄带单色仪系统的仿真 tH$Z_(5  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 N( Cfv3{  
,+f'%)s_x  
2.系统说明 |<OZa;c+  
t6j|q nfw  
*@dqAr%  
\'shnzs  
3.系统参数 /" ,]J  
P66>w})@  
+Oo>V~  
{'JoVJKv  
4Vh#Ye:`  
4.建模/设计结果 Q\}5q3  
Vg0Rc t  
8uNq353  
r'"H8>UZ%  
总结 lbMb  
a *>$6H;  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 -(dc1?COi  
1. 仿真 +Bgy@.a?  
以光线追迹对单色仪核校。 -(P"+g3T  
2. 研究 C"K(-/  
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。 \G2&   
3. 应用 Fq:BRgCE  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 //xxSk  
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。 c<|;<8ew  
n"* A.  
应用示例详细内容 JS} iNS'X  
系统参数 !CUrpr/*  
d=`hFwD9  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 ;BsyN[bF  
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。 w(0's'  
i.Yz)Bw   
}9=VhC%J  
_O{3bIay3!  
2. 系统参数 !c/G'se  
sSU p7V  
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。 `*^ f =y  
"{Lp'+wNw  
[WW3'= e^  
[5yLg  
3. 说明:平面波(参考) f!AcBfaLr  
Xf(H_&K  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 [jU.58*  
yP. ,Dh s  
)ERmSWq/u  
-pvF~P?8U  
4. 说明:双线钠灯光源 5=(fuY3  
HJ~0_n&  
' GcN9D  
 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。 (hr*.NS#  
 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)。 $DBJ"8n2  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 DvhJkdLB>  
nB>C3e  
hj[&.w  
G&,F-|`  
5. 说明:抛物反射镜 #l2KJ7AMK  
_P,3~ ;  
4Qwv:4La  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 F/}(FG<'>I  
 出于此目的,在VirtualLab库目录中选择离轴抛物面反射镜(楔形)组件。 DC+ p s  
G*`Y~SJp  
P3Ocfpf Bp  
eb10=Lmj  
vf^`'  
Vh=10Et  
6. 说明:闪耀光栅 ?o$ hlX  
_!_%Afz  
 vf}.)  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 4TX~]tEyky  
 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 d>k)aIYp  
J7a_a>Y  
6)5Akyz4V  
pQ2'0u5w5  
|%\>+/j$  
*e/8uFX  
7. Czerny-Turner 测量原理 'z\$.L  
P~xP@? I%  
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。 ~IQ3B $4H&  
:$ qa  
#u]'3en  
<+3-(&  
d x52[W  
8. 光栅衍射效率 u?xXZ]_u-  
!N"Y  
Ynxzkm S  
 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。 ` b$u w  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 0*y|k1  
 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) RZ +SOZs7H  
?R#?=<VkG  
fC|NK+Xd`  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd L@VIC|~E  
g._`"c  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 wg.TCT2  
xZ84q'i"  
Fm-D>PR  
?hfyQhR  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 i (qPD_  
Aq3.%,X2H  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 T #OrsJdu  
~Y)h[  
sR;^7(f!m  
=hAH6C  
 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)。 <&47W  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 I_"Kh BM  
mu$0x)  
应用示例详细内容 .=`r?#0  
JbR;E`8  
仿真&结果 9jkaEn>m^  
hf('4^  
1. 结果:利用光线追迹分析 =CqZ$  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 F4X0DRC,G  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 q\uzmOh  
[Z -S0  
wbImE;-Z  
?yNg5z  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd 42B_8SK  
rfH'&k  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 g#}a?kTM@  
 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)。 kklM"Av  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, q'9}Hz  
RX\l4H5;  
 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。 +CaA%u  
xtq='s8e  
}<=4A\LZ  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms n`TXm g  
&Cykw$s  
3. 衍射效率的评估 =k0qj_  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 K (!+l  
^1 U<,<  
l!7O2Ai5  
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。 VdC,M;/=Z  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd Ho!dtEs  
&:@)ro CR  
4. 结果:衍射级次的重叠 _*1{fvv0{  
 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。 7Z7e}| \W  
 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)。 |XV@/ZGl~  
 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。 i pi^sCYp  
 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) %HWebZ-yY  
 光栅方程: .?^a|]  
2leTEs5aK`  
ZNN^  
vCe]iB  
p*ic@n*G  
5. 结果:光谱分辨率 E9]\ I> v  
1;FtQnvH  
}j\_XaB  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run +#@)C?G,TF  
?ypX``3#s7  
6. 结果:分辨钠的双波段 E(p*B8d  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 lXnzomU  
   ^V;h>X|  
XUK!1}  
I/vQP+w O  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 2M`:/shq  
q y\Z2k  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run "MX9h }7  
0*{ 2^\  
7. 总结 j8[RDiJ  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 8?z7!k]  
1. 仿真 HCIS4}lQ  
以光线追迹对单色仪核校。 % Ix   
2. 研究 2}<_l 2  
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。 H7Y :l0b  
3. 应用 *k^'xL  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 ,2MLYW,  
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。 >\s8S}p  
扩展阅读 vDit&Lh{T  
1. 扩展阅读 wRsh@I<  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 ra]lC7<H  
y c:y}"  
 开始视频 DGrk}   
- 光路图介绍 5N /NUs   
- 参数运行介绍 v3I-i|L<)  
- 参数优化介绍 FA7q pc  
 其他测量系统示例: X Z4q{^o  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) WT_4YM\bz  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) QTLGM-Z  
6U(M HxY  
0CR~ vQf#r  
QQ:2987619807 S|pf.l  
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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