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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

*_"lXcG.  
[attachment=129389]
1-Q>[Uz,  
CJ[e^K{  
一、光栅设计
hA+;eXy/  
参考文章中的参数进行设计： .jl^"{@6  
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。 +'a G{/J  
5Zl7crA[  
[attachment=129390]
J7k=5Fqej;  
Vu,:rPqI  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 eNrwkV^  
α1 = 24.8° h([qq<Lzs  
β1 = 41.3° |UN#utw{^Y  
θ1 = 33.1° }3R:7N`,|  
l#a*w  
[attachment=129391]
i8.OM*[f  
设置系统参数： Y{L|ja%9?  
  • 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
]#dZLm_  
C3b<Wa])  
[attachment=129413]
j2jUrl  
X:W}S/  
设置表面群组-33.1°的倾斜 B|SX?X  
 =h}PL22  
[attachment=129414]
4}Hf"L[ l  
EI@ep~  
二维图，对应镜头文件： w^/"j_p@  
uN6xOq/  
[attachment=129415]
+Q!Kj7EU/  
[H>/N7v19*  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 Zk0?=f?j  
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。 <"`P;,S  
_? u} Jy_  
[attachment=129395]
HK<oNr.d52  
K\$z,}0  
二、前准直镜设计
E /V`NqC  
XNkQ0o0  
  • 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。
4<U6jB5  
PAu/iqCH  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： K_V$ktL  
T7Yg^ -"  
[attachment=129396]
42 Sk`  
y |Tv;v1L  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: x2+M0 }g  
使用默认生成的优化宏优化一次，同时控制厚度，输入 MRG 替换真实玻璃 'Y5=A!*@tf  
RueL~$*6.~  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
#K/#-S  
[attachment=129399]
~<[]l~`  
:#UN^"(m}  
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。
66cPoG  
[attachment=129400]
K|.!)L  
8C2!Wwz`J8  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 *. ; }v@  
RTTEAh:.  
[attachment=129401]
el,n5O Z7  
RQ[6svfP  
三. 后聚焦镜设计
D]d2opBLj  
; J8 25CE  
  • 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。 /f -\ 3  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 +6 x:+9S  
  • 使用4片元件提升像质 eh$T 3_#q  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm Xr pnc 7  
; ,:w % .  
1PT0<C-  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： BmFs6{>~c  
pw1&WP&?3  
[attachment=129402]
T8a!"lPP7  
gnU##Km|  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: j es[a  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 lF!Iu.MM 9  
>"+bL6#  
[attachment=129403]
u< .N\/  
% ck/ Z  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： l&v&a!EU  
l%$co07cX  
[attachment=129404]
Mhze !!  
[attachment=129405]
G7H'OB &  
  |HB  
四、系统组合调整
8VZLwhj  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： lDhuL;9e  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 L\X 2Olfz1  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 ziui  
SiSx ym  
[attachment=129406]
M]OZS\9.B  
2:& [r*  
使用如下绘图宏查看结果 .(2ui~ed  
uSK<{UT~3  
[attachment=129407]
C8.MoFfhe  
j#E&u*IR  
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 `=cOTn52  
;]Bkw6 o  
[attachment=129408]
j /=4f�  
^{Y9!R*9U*  
[attachment=129416]
QAh6!<.;@  
\)n'Ywr  
点列图
%{M&"Mv  
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 KN9e""  
@.h|T)Zyr  
[attachment=129417]
4I^8f||b_  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
knJoVo]  
ygquQhf5  
[attachment=129411]
iZ-"l3) D  
[attachment=129412]
"kT?9&  
r b@{ir  
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。 73OYHp_j  
x4vowF  
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.   s0x;<si_  
g}=opw6z  
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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