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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

Qch'C0u  
[attachment=129389]
&js$qgY  
-(%Xq{  
一、光栅设计
o ?.VW/"  
参考文章中的参数进行设计： Z.aeE*Hs$  
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。 v6x jLP;O  
NP~3!b  
[attachment=129390]
tI9p2!  
yC|odX#  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 es+ZPX>Y  
α1 = 24.8° ,~l4-x.,  
β1 = 41.3° bsI?=lO  
θ1 = 33.1° -I#<?=0B  
u^VQwu6?G  
[attachment=129391]
2U+Fa t@  
设置系统参数： 5Go@1X]I  
  • 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
Nlc3S+$`z  
P{2ED1T\  
[attachment=129413]
w5Ucj*A\  
XwU1CejP0  
设置表面群组-33.1°的倾斜 {K/xI  
O=!EqaExW  
[attachment=129414]
=fhRyU:C[z  
a][Tb0Ox  
二维图，对应镜头文件： su8()]|0x  
6"+bCx0:  
[attachment=129415]
'^2bC  
{;JFoe+  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 _XI,z0(  
该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果，三种不同波长的光按照计算出的角度传播。 BBl9<ne$  
S^i<_?nwg  
[attachment=129395]
SvQj'5~<  
"!Hm.^1  
二、前准直镜设计
6?0QzSpfC#  
}:b) =fs  
  • 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。
<2I<Z'B,e  
g9=O<u#  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： 2>Kn'p  
?U~`'^@  
[attachment=129396]
P>*`<$FR  
0qN?4h)7  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: bGp3 V. H  
使用默认生成的优化宏优化一次，同时控制厚度，输入 MRG 替换真实玻璃 <Lq.J`|+  
GM@0$  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
(xBWxeL~  
[attachment=129399]
xw1n;IO4  
p;2NO&  
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。
r$!  
[attachment=129400]
`hU 2Ss~  
G\r>3Ys  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 QWwEfL  
`u;4Z2Lr0  
[attachment=129401]
1tCe#*|95  
O-<nL B!Wf  
三. 后聚焦镜设计
Aq&H-g]s  
Ar[$%  
  • 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。 gJ5|P .  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 &[-b #&y  
  • 使用4片元件提升像质 {gS7pY%_W  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm vnv:YQV/ir  
(V8lmp-F  
hKQg:30<  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： SA -r61  
9m2Yrj93  
[attachment=129402]
8lT2qqlr  
e?XQ,  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: Lq5Eu$;r  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 DI:"+KMq{  
/q6 ^.>b  
[attachment=129403]
.RWKZB  
IdL~0;W7  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： P%kJq^&  
kQ $.g<  
[attachment=129404]
0tah$;c e  
[attachment=129405]
7?~*F7F  
gn4 Sz")  
四、系统组合调整
UP e@>  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： ;rJ/Diz!g  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 EN@Pr `R  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 lEiOE]  
'0E^th#u-0  
[attachment=129406]
FTZaN1%`  
tCP;IU$  
使用如下绘图宏查看结果 B)(ZRH  
3h>5 6{P  
[attachment=129407]
 Qf(mn8  
=jW= Z$3q  
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 K6; sxF  
_6&TCd<  
[attachment=129408]
SRpPLY{:F  
?Y#x`DMh  
[attachment=129416]
d^ YM@>%  
Zjkrne{  
点列图
hS7o=G[  
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 zD}2Zh]  
Umt?COc  
[attachment=129417]
IAa}F!6Q1  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
Nh/B8:035  
*^ -~J/  
[attachment=129411]
QGQ}I  
[attachment=129412]
*we*IhIP  
j5qrM_Chg  
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。 Y1h)0_0  
d#]XyN>  
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.   *1cl PK  
Dwp-*QK^G  
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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