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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

wxF\enDY  
[attachment=129389]
Bf3 QB]9  
{m_y<  
一、光栅设计
zS`KJVm  
参考文章中的参数进行设计： ?*~sx=mC  
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。 IJ7wUZp"  
ZT<VDcP{  
[attachment=129390]
Wo5%@C#M  
\9R=fA18  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 onIZ&wrk  
α1 = 24.8° _9<Mo;C  
β1 = 41.3° ,@zw  
θ1 = 33.1° D8WKy  
UsdMCJ&G  
[attachment=129391]
oE,TA2  
设置系统参数： 8zho\'  
  • 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
{f;DhB-jj  
mH)8A+us  
[attachment=129413]
UMK9[Iy$<M  
Bc'Mj=>;  
设置表面群组-33.1°的倾斜 PlwM3lrj  
i*T -9IP  
[attachment=129414]
60WlC0Y~u  
Fv:x>qZr@  
二维图，对应镜头文件： eZ 7Atuv  
^,`]Q)P^  
[attachment=129415]
^E".`~R  
)&%Y{a#  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 E,Xl8rC  
该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果，三种不同波长的光按照计算出的角度传播。 ('o} EoXS  
J.]`l\  
[attachment=129395]
b)r;a5"<5  
;/)$Cm&e  
二、前准直镜设计
Y3SV6""y/  
KWM}VZY:Z  
  • 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。
Uz%ynH  
A.~wgJDO  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： !=u=P9I  
zT93Sb  
[attachment=129396]
:`uu[^  
o[q|dhrANh  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: VLoRS)   
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 LXTtV0F  
}]^/`n  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
+x<OyjY5?]  
[attachment=129399]
[&(~1C|C  
w}e_ 17A  
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。
D$E#:[  
[attachment=129400]
R 83PHM  
\ rKUPI\  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 hBhbcWD,ka  
$9u:Ox 2  
[attachment=129401]
+{#Z^y6&  
!>/J]/4>  
三. 后聚焦镜设计
ja(ZJ[<`  
j]aIJbi  
  • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示，FN=4.5。 {Z178sik  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 ;Eh"]V,e  
  • 使用4片元件提升像质 ?8;WP&  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm ?yu@eo  
pimI)1 !$'  
{aUv>T"c  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： )}Cf6 m}  
P ,rLyx   
[attachment=129402]
</R@)_'  
MM( ,D& Z  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: D[4%CQ1m  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 c5pK%I}O  
H}(WL+7  
[attachment=129403]
rje;Bf  
6rO^ p  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： <N3~X,ch  
z)Yb9y>2  
[attachment=129404]
'R99m?"  
[attachment=129405]
JOs kf(  
@g*[}`8]y  
四、系统组合调整
Y@qugQM>  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： B[2t.d;h  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 R[TaP 7n  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 e)3Mg^  
;ZkY[5  
[attachment=129406]
dP#7ev]'  
ZT`" {#L  
使用如下绘图宏查看结果 p0}Yo8?OW  
=F dFLrx~l  
[attachment=129407]
e-.(O8  
z]=Ks_7  
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 #MbY+[Y@v  
$U(D*0+o/  
[attachment=129408]
p:ZQ*Ue  
O"_QDl<ya  
[attachment=129416]
 Bgai|l  
' -aLBAxy  
点列图
_^!C4?2!  
查看不同波长的点列图。先输入所有波长M，比例20和用符号显示，在一张图里显示三种波长的点 ETR7% 0$r  
<,H/7Ba  
[attachment=129417]
;6?,Yhk$h  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
Iv{iJoe;UH  
j J54<.D  
[attachment=129411]
nFro#qx  
[attachment=129412]
>,rzPc)  
vq@"y%C4  
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。 gLx?0eBBA  
u{dkUG1ia  
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.   6vzvH  
^{NN-  
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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