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小火龙果 2024-07-17 10:08

SYNOPSYS 光学设计软件课程七十六：模拟透射式体全息光栅拉曼光谱仪分光系统设计

2ER_?y  
[attachment=129389]
`X ()"Qw  
E>E^t=; [  
一、光栅设计
2ZbSdaM=  
参考文章中的参数进行设计： qxyY2&  
在 SYNOPSYS 中使用非寻常表面类型27的平面光栅，加上前后两片 N-BK7 的保护玻璃来模拟体相位全息光栅。 y_Gs_xg  
8.%wnH  
[attachment=129390]
ME)='~E  
@az<D7j2  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 SY.koW  
α1 = 24.8° b{<$OVc  
β1 = 41.3° ,\\=f#c=  
θ1 = 33.1° 4y4r;[@U  
03iy[~Y2  
[attachment=129391]
&_@M 6[-  
设置系统参数： Mj2Dat`p9  
  • 系统波段为800-1000nm，设置波长为1，0.905，0.8um
  • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
  • AFOCAL无焦模式
  • 光阑在表面1
DqI"B  
-ciwIS9L  
[attachment=129413]
@^# 9N!Fj]  
Xmb##:  
设置表面群组-33.1°的倾斜 lR F5/  
^%6f%]_  
[attachment=129414]
V'za,.d-  
"-5FUKI-  
二维图，对应镜头文件： c/F!cW{z^  
X=Y(,ZR(&  
[attachment=129415]
;Hp78!#,  
wT3D9N.  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 =_6 Q26  
该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果，三种不同波长的光按照计算出的角度传播。 9qzHy}A  
?!c7Zx,(  
[attachment=129395]
[H$kVQC  
': Ek3'L  
二、前准直镜设计
5ff5M=M  
9Ns%<FRO@  
  • 准直透镜出射光为平行光，对其倒置进行设计。
  • 入射光束直径=20mm，焦距取f=75mm，FN=3.75
  • 根据原设计，半视场角约为0.015
  • 输入 DSEARCH 宏并运行
  • 准直镜结构简单，两片元件基本可以满足。
8A*tpMV?J  
LF (S"Of  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： +,T}x+D  
HFYe@2r  
[attachment=129396]
VVuNU"-  
^"uD:f)  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: !af;5F  
使用默认生成的优化宏优化一次，同时控制厚度，输入 MRG 替换真实玻璃 Y_XRf8Sw  
tqt~F2u  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
C.}ho.} r  
[attachment=129399]
b ts*qx&)  
Y{t}sO%A  
在镜头后方合适位置插入光栅的结构
使用指令：
INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
再调整厚度间距。
E1A5<^t  
[attachment=129400]
hO$29_^"  
|\C.il7  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 v9gaRqi8  
@te}Asv  
[attachment=129401]
Xi=4S[.4  
K$$%j"s  
三. 后聚焦镜设计
Xs2B:`,hh  
|c2;`T#`o  
  • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示，FN=4.5。 1u* (=!  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 Wl,I%<&j}  
  • 使用4片元件提升像质 ^<aj~0v  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm |A H@W#7j  
(<|1/^~=  
PJh97%7  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： JgldC[|7  
?CpM.{{s  
[attachment=129402]
)VG_Y9;Xk:  
Sh<A936/E  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: Bf,}mCq  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 pTYV@5|  
HDhG1B"NL  
[attachment=129403]
9H%ixBnM  
b]WvKdq  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： u3PM 7z!~  
t\ 9Y)d  
[attachment=129404]
7{[i)  
[attachment=129405]
OJLyqncw  
mldY/;-H!1  
四、系统组合调整
_b[Pk;8}j;  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： 3cFvS[JG  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 sDy~<$l?  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 pzDz@lAwR  
S|B S;VY  
[attachment=129406]
+AOpB L'  
T"Nnl(cO_  
使用如下绘图宏查看结果 5=.mg6:  
S`[r]msw  
[attachment=129407]
\j vS`+  
bB.Yq3KI  
调整透镜的口径以补满光线，使用偏心的设置把镜头调整到正确的位置 ~rbJtz  
liH1r1M  
[attachment=129408]
I#CS;Yh95  
Lor__ K  
[attachment=129416]
xT8!X5;  
xb^M33-y  
点列图
GF*E+/ ;  
查看不同波长的点列图。先输入所有波长M，比例20和用符号显示，在一张图里显示三种波长的点  #U/L8  
lp]q%P  
[attachment=129417]
x1QL!MB  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
Ns[.guWu-  
? )"v~vs  
[attachment=129411]
`b[@GGv  
[attachment=129412]
8t& 'Yk  
h &IF ?h  
以上就是本次透射式体全息光栅拉曼光谱仪分光系统设计，所有宏文件和镜头文件可以评论区留言获取。 D+Z,;XZ  
_dn*H-5hO  
参考文献：[1]何振磊,卢启鹏,丁海泉,高洪智.透射式体全息光栅拉曼光谱仪分光系统设计[2][J].激光与光电子学进展,2015,52(12):214-220.   +D#.u^  
hmtDw,j  
落多余 2024-12-11 16:22
学习一下啊，不错
寒夜 2024-12-11 23:08
挺不错的软件教程。
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