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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

Hf^Tok^6@]  
[attachment=129389]
orU++,S4Pm  
T d6Gu"  
一、光栅设计
>mWu+Nn:  
参考文章中的参数进行设计： P#8 ]m(  
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。 JsA9Xdk`  
#!h +K"wX  
[attachment=129390]
.*0`}H+_  
tWo MUp  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 qUW>qi,  
α1 = 24.8° x>E**a?!L  
β1 = 41.3° 1zz.`.R2U  
θ1 = 33.1° m{ya%F  
5[1#d\QR  
[attachment=129391]
Qey6E9eCA  
设置系统参数： wd=xs7Dz<p  
  • 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
p| #gn<z}  
IdvBQ [Gj  
[attachment=129413]
@|2}*_3\  
SdI/  
设置表面群组-33.1°的倾斜 cv'Fc  
&dC #nw  
[attachment=129414]
HOb-q|w  
l imzDQ^  
二维图，对应镜头文件： h/CF^0m"!  
w|1Gb[  
[attachment=129415]
,Cj8{s&;  
{]a 6o[}u  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 D(GAC!|/]  
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。 K%p*:P  
8J- ;/  
[attachment=129395]
yL&_>cV  
`tCOe  
二、前准直镜设计
-}ebn*7i\  
-CTsB)=\,  
  • 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。
x%;Q /7&$  
>%"Q]p  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： FZ)Y<r8|s  
[|sKu#yW  
[attachment=129396]
l7]$Wc[  
AR}M*sSh  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: G0^O7w^5  
使用默认生成的优化宏优化一次，同时控制厚度，输入 MRG 替换真实玻璃 p,?8s%  
>e4  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
-9S.G  
[attachment=129399]
6g ,U+~  
%5_eos&<^)  
在镜头后方合适位置插入光栅的结构
使用指令：
INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
再调整厚度间距。
GXEOgf#i  
[attachment=129400]
zN\~v  
Q7y6</4f  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 y\ nR0m  
u+]v. Mt  
[attachment=129401]
Kis\Rg  
"9[K  
三. 后聚焦镜设计
E(T6s^8  
p6V`b'*>  
  • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示，FN=4.5。 >#@1 I  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 B[ f{Ys  
  • 使用4片元件提升像质 Ih}I`wY-  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm Av*R(d=`  
uP/WRQ{rW>  
@1 #$  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： t|*PC   
AJrwl^ lm  
[attachment=129402]
PL8{|Q  
I`44}oJ  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: %iI0JF*E z  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 y+RT[*bX5o  
R]%ZqT{PS  
[attachment=129403]
]xfAdBi  
z[Kxy1,  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： n=RAE^[M  
r^P}xGGK  
[attachment=129404]
do{#y*B/g!  
[attachment=129405]
tg~&kaz  
xZ@H{):  
四、系统组合调整
Y*``C):K%  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： v@k62@;  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 (Jf i 3 m  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 RR:m <9l  
uNnwz%w  
[attachment=129406]
L{~L6:6An  
xIF z@9+k  
使用如下绘图宏查看结果 ]Bs ?  
%^"Tz,f  
[attachment=129407]
?ZSG4La\  
!EM21Sc  
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 QB@qzgEJ!,  
 ew4IAF  
[attachment=129408]
i{VjSWq  
F|V_i C+  
[attachment=129416]
;,'!  
~GfcI:Zz&  
点列图
d\, 4Wet;#  
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 MPO!qSS]  
i#1T68y}  
[attachment=129417]
 ~u8}s4  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
6!bA~"N  
/[[zAq{OA  
[attachment=129411]
scqG$~O)  
[attachment=129412]
a-Cp"pKlVY  
pP?J(0Q~  
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。 +M@G 8l  
t2OXm  
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.   dqUhp_f2qK  
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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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