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) 3#>%_@<  
PDCb(5  
应用示例简述 S'NLj(  
TqfL Sm|  
1.系统说明 u&UmI-}  
Wv;,@xTZ  
 光源 KT>Y^  
— 平面波(单色)用作参考光源  {d0-.  
— 钠灯(具有钠的双重特性) k%kEW%I yG  
 组件 ]+B.=mO_  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 E'(nJ  
 探测器 khD)x0'b  
— 功率 t+]1D@hv  
— 视觉评估 _9p79S<+  
 建模/设计 ki/Cpfq40*  
— 光线追迹:初始系统概览 6KXW]a `  
— 几何场追迹+(GFT+): ,tg(aL  
 窄带单色仪系统的仿真 RO%M9LISI  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 i1m>|[@k  
dG]B-(WTC  
2.系统说明 H270)Cwn+  
T:H~Y+qnt  
EN":}!E:  
d%epM5  
3.系统参数 o76!7  
re}PpXRC  
l(}L-:@A  
Di4GaKa/  
n00J21  
4.建模/设计结果 0( A  ?&  
yG7H>LF?8  
">eled)O  
"19#{yX4  
总结 KRcB_(  
/`DKX }  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 cL;%2TMk  
1. 仿真 X#ud5h  
以光线追迹对单色仪核校。 ]7yxXg  
2. 研究 l}/&6hI+d  
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。 BnGoB`n  
3. 应用 CV\y60n  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 O"\_%=X9  
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。 jWi~Q o+  
H^@Hco>|  
应用示例详细内容 YZSQOLN{  
系统参数  (FaYagD  
bR~(Ry`  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 0R[fH  
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。 rwP)TJh"  
$;Iz7:#jN  
?b{y#du2a  
W;UPA~nT~  
2. 系统参数 8AY;WL:;  
Kl%[fjI)  
元件在1m范围内的距离与非常窄的入瞳孔径进行结合以确保单色仪/光谱仪的高光谱分辨率。 V\{@c%xW  
F8{gJaP x  
&ZkJ,-  
xRhGBb{@s  
3. 说明:平面波(参考) D6&P9e_5  
GA[D@Wy  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 hif;atO  
*ls6k`ymL  
pV  u[  
X';qcn_^  
4. 说明:双线钠灯光源 ,IqE<i!U  
Ax;?~v4Z  
`Ds=a`^b  
 为了增强光谱仪的光谱分辨率,对钠灯的双波长特性进行研究。 .FgeAxflP  
 双波长通过旋转轨道的相互作用分离,表现为具有515GHz频率差异(波长差为0.6nm)。 b|DU  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 "#7Q}d!x  
) xa )$u  
1+N'cB!y  
)V[j~uOU)]  
5. 说明:抛物反射镜 A^X\  
<Z3C&BM  
_B erHoQd  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 stUv!   
 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})/2O p   
]wEI *c(  
|gP)lR  
_BJ:GDz>  
a6./;OC  
bO/r1W  
6. 说明:闪耀光栅 m[2[9 bQ0  
Cy6!?Mik  
/4 pYhJ8S  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 _rIo @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 I5l%X{u"N  
~( XaXu  
$fD%18  
hp2E! Cma  
Y 'X!T8  
&`n:AR`  
7. Czerny-Turner 测量原理 Qu=b-9  
sGtxqnX:J  
通过光栅倾斜角的变化,入瞳的像可经过探测器孔径进行扫描。探测器可以评估光入射的能量。 1 Vt,5o5  
1) 2-UT  
R(^Sse  
ej kUNCKQt  
hOZTD0  
8. 光栅衍射效率 E2w-b^,5  
l9eTghLi  
(n?f016*%d  
 VirtualLab的光栅组件可通过傅里叶模态法(FMM)对衍射级次进行严格的计算。 ]oSx]R>{f  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 .txtt?ZF2  
 3个不同波长的不用的衍射效率的归一化强度:(可被测量系统的计算视为如此) U9b[t  
k`N*_/(|n  
4To$!=  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd 4C_1wk('  
tg#jjXV\0p  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 9ETdO,L)f  
H#hpaP;  
Khi6z&B  
v+Y^mV`|  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 ll$mRC  
t/O^7)%  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 WK*tXc_[b  
hkb\ GcOj  
vW*Mf}=  
R-Lpgi<a"  
 增大平面波光源和孔径的距离仅是为了更清晰的显示3D视图(可在光路编辑器中实现)。 gE@Pb  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 )hO%W|  
DKMkCPX%  
应用示例详细内容 URm<Ji  
JC~sz^>p\  
仿真&结果 LA\3 ,Uv  
w)vpo/?  
1. 结果:利用光线追迹分析 ]rY9t@  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 PV"\9OIKb.  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 LXby(|< j  
ZR3,dW6S  
MYara;k  
y,&[OrCm^\  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd 2@Nd02v|  
Y_y!$jd(N  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 |?0MRX0'g  
 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)。 v ,h"u  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, =*ErN  
B:v_5e\f@  
 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。 b&h'>(  
@]~.-(IMh  
zJ8T.+qJ  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms 1:T"jsWw  
!f AvxR  
3. 衍射效率的评估 |-/@3gPO  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。  jMI30  
Fng  
ke W7pN?  
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。 ]-#/wC[$l=  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd _ti^i\8~  
xh#_K@8  
4. 结果:衍射级次的重叠 r 56~s5A  
 因为光栅用于分离多谱段(如可见光),所以不同衍射级次可能发生重叠。 8lqmd1v  
 VirtualLab的光栅组件可以计算所有期望的衍射级次(包括利用傅里叶模态法计算衍射效率)。 8b 7I\J`  
 0级衍射并不分散,但2级衍射相对于1级衍射表现出较大的发散角。 o?M;f\Fy  
 通过光栅参数和光栅方程的计算可发现重叠为760nm(1级)和380nm(2级) Kg<~Uf=1  
 光栅方程: b}Im>n!  
A~E S{Zkh  
Ei]Sks V>*  
hTv*4J&@|  
`/R. 5;$|  
5. 结果:光谱分辨率 kP('X/  
4PS|  
#G0'Q2  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run ='kCY}dkO  
i}>EGmv m  
6. 结果:分辨钠的双波段 16I[z+RG  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 %|JL=E}%|  
   $;ny`^8  
mz<,nR\  
8_`C&vx  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 qu $FpOJ  
o\it]B  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run ZWuNl!l>  
9CwtBil<#g  
7. 总结 |)jR|8MAE  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 ;IPk+,hpmi  
1. 仿真 .@;5"  
以光线追迹对单色仪核校。 5'{QMnfB  
2. 研究 h 1 "#  
应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 Rd;t}E$  
3. 应用 &y73^"%  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 UHfE.mTjM  
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。 &l-d_dh  
扩展阅读 "#8^":,4  
1. 扩展阅读 +B+cN[d  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 ;cL+= !  
 rB(Q)N  
 开始视频 o^d|/;  
- 光路图介绍 W>{&" 5  
- 参数运行介绍 %O[1yZh \  
- 参数优化介绍 kMEXgzl  
 其他测量系统示例: ^ -~=U^2tC  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) (<OmYnm  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) Z5wQhhH  
5mudww`  
J- l[dC  
QQ:2987619807 $OGMw+$C ^  
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