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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

X4a^m w\"  
[attachment=129389]
VM7 !0  
>QXzMN}o  
一、光栅设计
n|WfaJQZ  
参考文章中的参数进行设计： =-_)$GOI'  
在 SYNOPSYS 中使用非寻常表面类型27的平面光栅，加上前后两片 N-BK7 的保护玻璃来模拟体相位全息光栅。 cv2]*  
YydA6IK4  
[attachment=129390]
o7.e'1@  
qP7G[%=v  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 c7\VTYT  
α1 = 24.8° ]nQ+nH  
β1 = 41.3° e9&+vsRmA  
θ1 = 33.1° ^K+:C;Q|  
wqUQ"d  
[attachment=129391]
>-M ]:=L  
设置系统参数： %`e`g ^  
  • 系统波段为800-1000nm，设置波长为1，0.905，0.8um
  • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
  • AFOCAL无焦模式
  • 光阑在表面1
PY?8 [A+  
9RH"d[%yc}  
[attachment=129413]
?OE#q$g  
joqWh!kv7U  
设置表面群组-33.1°的倾斜 /Y,r@D  
Oa! m  
[attachment=129414]
8'_ 0g[s  
1]T|6N?  
二维图，对应镜头文件： C ZJV_0  
Vo\H<_=G  
[attachment=129415]
yY Y Nu`  
fxd0e;NAAh  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 6g"C#&{@  
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。 qNxB{0(D  
`N}d}O8   
[attachment=129395]
KVN"XqE4  
yoQ\lk  
二、前准直镜设计
dQD$K|aUp  
'Dath>Y=  
  • 准直透镜出射光为平行光，对其倒置进行设计。
  • 入射光束直径=20mm，焦距取f=75mm，FN=3.75
  • 根据原设计，半视场角约为0.015
  • 输入 DSEARCH 宏并运行
  • 准直镜结构简单，两片元件基本可以满足。
)1lu=gc  
xr[Vp  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： qM",( Bh  
X`:'i?(yj  
[attachment=129396]
_fn1)  
M&KyA  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: L%t@,O#,  
使用默认生成的优化宏优化一次，同时控制厚度，输入 MRG 替换真实玻璃 x GH1epf  
/:Lu_)5   
[attachment=129397]
[attachment=129398]
U%>'"  
[attachment=129399]
/7/0x ./{  
O("Uq../3  
在镜头后方合适位置插入光栅的结构
使用指令：
INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
再调整厚度间距。
.TpsJXF  
[attachment=129400]
Qhn;`9+L  
z)-c#F@%  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 q/PNJ#<  
DMn4ll|  
[attachment=129401]
eg<pa'Hw  
7 ^$;  
三. 后聚焦镜设计
@MbVWiv  
d ~`V7B2Y  
  • 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。 tU@zhGb  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 iPj~I  
  • 使用4片元件提升像质 3<:jx~y>  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm 0N;%2=2_E  
4w93}t.z  
28I^$> [  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： V '.a)6  
j:,9%tg  
[attachment=129402]
rD &D)w  
ezm&]F`  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: @'6"7g  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 ;9a 6pz<  
]a'99^?\  
[attachment=129403]
5B4Ssrs5W~  
iE].&>w  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： b:W-l?  
j;0vAf  
[attachment=129404]
EGVM)ur  
[attachment=129405]
!&^gaUa{  
;i<jhNA  
四、系统组合调整
kz} R[7  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： P-`(0M7^  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 >ut" OL9J  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 lLhL`C!  
fmX!6Kv  
[attachment=129406]
O`[aU%4b  
EgjR^A1W2  
使用如下绘图宏查看结果 |{>ER,<-  
^teq[l$;  
[attachment=129407]
~`ny @WD9  
b97w^ah4gJ  
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 <ABX0U[*  
zP\7S}p7%  
[attachment=129408]
w;6bD'.>;  
c2nKPEX&5  
[attachment=129416]
3?I;ovsM  
FS6`6M.K  
点列图
2_^aw[-  
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 rwLAW"0Qz  
I#F!N6;  
[attachment=129417]
8.AR.o  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
8,P- 7^  
b;sVls  
[attachment=129411]
l e4?jQQ@L  
[attachment=129412]
Yb3mP!3q8Z  
RD7^&  
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。 #G" xNl  
OJ|r6  
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.   1RcSTg  
H %JaZ?(  
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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