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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) `#@#e Z  
)45~YDS;t  
应用示例简述 H4RqOI  
p[oR4 HWr  
1.系统说明 lw+Y_;  
BNi6I\wa  
 光源 N{+6V`\  
— 平面波(单色)用作参考光源 (bhMo^3/*  
— 钠灯(具有钠的双重特性) 4`E[ WE:Q  
 组件 Q /D?U[G  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 ox:m;-Ml?_  
 探测器 9dS<^E(ZF  
— 功率 CCoT  
— 视觉评估 C_> WU   
 建模/设计 6=N!()s  
— 光线追迹:初始系统概览 )M3} 6^s]  
— 几何场追迹+(GFT+): hA=.${uIO  
 窄带单色仪系统的仿真 qmmQH S  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 ZkWX4?&OMt  
`r#]dT[g  
2.系统说明 A-"2sp*t  
-Cn x!g}  
unX mMSz(  
!AR@GuQPE  
3.系统参数 ?,XrZRF  
FYBW3y+AF&  
Z7]["  
IKo,P$ PE  
GN1Q\8)o  
4.建模/设计结果 uuaoBf  
,I|3.4z  
,"e n7  
6(pa2  
总结 3M^s EaUI  
}BYs.$7  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 idzc4jR6BT  
1. 仿真 ol3].0Vc]  
以光线追迹对单色仪核校。 E;1QD/E$  
2. 研究 WRCf [5  
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。 $I0&I[_LzK  
3. 应用 S =5br  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 m=[3"X3W1V  
可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 /Fj*sS8  
ntr&? H  
应用示例详细内容 U{C& R&z  
系统参数 E$"`|Df  
Vq&}i~  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 X_HU?Q_N  
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。 )U|0vr8:  
fphi['X   
]]F e:>  
'"m-kor  
2. 系统参数 h"}c_l Y9  
0_&5S`tj  
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。 byJR6f  
T`$!/BlZ  
aN5"[&  
2}uSrA7n]  
3. 说明:平面波(参考) > I>=/i^  
%n{ue9  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 g0-~ %A,  
@ JfQ}`  
A$jf#,  
?Gnx!3Q  
4. 说明:双线钠灯光源 s&d!+-\6_  
dbG902dR  
o_C]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。 Y3.^a5o  
 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"JX6efnN  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 AfT;IG%Gt  
7Z< 2`&c7  
,a34=,  
?s5/  
5. 说明:抛物反射镜 cGM?r}zJ  
">FuCvQ  
rM0Idc.$&&  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 4N(iow4  
 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。 h f{RI4Jc  
yvCX is  
K''2Jfm  
e ~ %=H 0n  
K3^2;j1F Q  
^&7gUH*v  
6. 说明:闪耀光栅 @[v4[yq-  
Ex+E66bE  
\Lg{GN.  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 Oj1B @QE  
 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 a}g <<{  
[_-[S  
E?(:9#02  
tjJi|  
BIxjY!!"  
lho0Xy gn  
7. Czerny-Turner 测量原理 UM}MK  
IFbN ]N0  
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。  $ucmE  
H~; s$!lG  
l.uW>AoLh  
}k0B   
%9OVw #P  
8. 光栅衍射效率 1StaQUB  
a 9!.e rM  
L=&dJpyfT  
 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@!4]  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 hQ}y(2A.XI  
 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) 'MQJt2QU9{  
xM_+vN *(  
cH`ziZ<&m1  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd ]p*Fq^  
MI,kKi  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 @DuSii#.S  
rnP *}  
_ykT(`.#  
Rg7~?b-  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 Yu: !l>  
y Dw#V`Y^M  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 2h#_n'DV  
ys9'1+9  
Vi>`g{\  
!Q=xIS  
 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)。 ?sc lOOh  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 g]9A?#GyE  
k3UKGP1  
应用示例详细内容 S8Yti  
.&rL>A2U  
仿真&结果 Eb89B%L62G  
cIg+^Tl  
1. 结果:利用光线追迹分析 w">-r}HnJ  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 >#|%y>g .o  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 w0,rFWS  
QygbfW6u  
Z`x*Igf8  
Rz"gPU4;`  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd f5,!,]XO  
L+Q.y~  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 fcisDu8n  
 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)。 NU%<Ws=  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, sW0<f& 3  
]::g-&%Um  
 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。 h`pXUnEZ  
f vr|<3ojo  
p]x9hZ  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms ,XYtoZa  
.NT9dX  
3. 衍射效率的评估 wg=-&-  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 +t*Ks_V,*  
CYZ0F5+t  
,_I#+XiXY  
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。 AZfW  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd ~c${?uf   
%Mr^~7nN  
4. 结果:衍射级次的重叠 ehyCAp0oI  
 因为光栅用于分离多谱段(如可见光),所以不同衍射级次可能发生重叠。 hi^t zpy  
 VirtualLab的光栅组件可以计算所有期望的衍射级次(包括利用傅里叶模态法计算衍射效率)。  @"L*!  
 0级衍射并不分散,但2级衍射相对于1级衍射表现出较大的发散角。 O_^t u?x  
 通过光栅参数和光栅方程的计算可发现重叠为760nm(1级)和380nm(2级) b>f{o_  
 光栅方程: x?RYt4S  
s'=w/os  
^'Qe.DW[  
0 ![  
~JG\b?s  
5. 结果:光谱分辨率 5'S~PQka*  
1hW"#>f7  
#?fKi$fS;L  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run l G $s(  
=k:yBswi  
6. 结果:分辨钠的双波段 YOQ>A*@4  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 `R,g_{M j  
   <L+y 6B  
/eY}0q%  
i?B(I4a!G  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 S94S[j0D  
.?)gn]#  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run eKW^\  
eWWfUNBSLX  
7. 总结 'yNS(Bg=  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 ;Miag'7  
1. 仿真 `!@d$*:'  
以光线追迹对单色仪核校。 Z Z9D6+R  
2. 研究 @w73U; 9\  
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。 kR65{h"gZT  
3. 应用 Xsd+5="{N  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 @3Gr2/a  
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。 Zce/&  
扩展阅读 90UZ\{">  
1. 扩展阅读 ~ ^*;#[<  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 +{au$v}  
DLd1Cl:"~:  
 开始视频 @ ('/NjTZ  
- 光路图介绍 _ls i,kg?  
- 参数运行介绍 P~M<OUg  
- 参数优化介绍 Ft 6{g JBG  
 其他测量系统示例: 5DmW5w'p  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) AI#.G7'O  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) dzs(sM=  
{8T/;K@  
PgdHH:v)  
QQ:2987619807 36UUt!}p  
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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