首页 -> 登录 -> 注册 -> 回复主题 -> 发表主题
光行天下 -> 讯技光电&黉论教育 -> Czerny-Turner单色仪&光谱仪的仿真 [点此返回论坛查看本帖完整版本] [打印本页]

infotek 2024-11-21 07:52

Czerny-Turner单色仪&光谱仪的仿真

测量系统(MSY.0003 v1.1) 6. vwK3\>~  
ngzQVaB9  
应用示例简述 $^W|@et{ ]  
U \jFB*U  
1.系统说明 $Y%,?>AL<  
q[c^`5  
 光源 4!Lj\.!$  
— 平面波(单色)用作参考光源  xC2y/ ?  
— 钠灯(具有钠的双重特性) 3 op{h6  
 组件 z/i&Lpr:  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 i$H9~tPs  
 探测器 -c %'f&P  
— 功率 IC-W[~  
— 视觉评估 ,+FiP{`  
 建模/设计 ][>-r&V  
— 光线追迹:初始系统概览 b3q&CJ4|  
— 几何场追迹+(GFT+): :PB W=W  
 窄带单色仪系统的仿真 2D"aAI<P  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 ilQt`-O!  
/Y| <0tq  
2.系统说明 7M$cIWe$  
5B;;{GR  
nsu RG  
gVs@T'  
3.系统参数 Lo}zT-F  
C%"aj^u  
#m3!U(Og`  
FMC]KXSd  
H )Ze{N  
4.建模/设计结果 iT</  
{%6g6?=j  
KR>o 2  
MK <\:g  
总结 "fu@2y4^  
B9]bv]  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 c+:^0&l  
1. 仿真 6Z{(.'Be  
以光线追迹对单色仪核校。 RT[ E$H  
2. 研究 ZN!<!"~  
应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 !'a <Dw5  
3. 应用 ym2"D?P (  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 U"L-1]L  
可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 W?du ]  
5)ooE   
应用示例详细内容 >txeo17Ba\  
系统参数 c;88Wb<|W  
XjTu`?Na;  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 Kr+#)S  
Czerny-Turner干涉仪是一种广泛用于光和样本的光谱研究。主要由两个球面或抛物面反射镜、两个光阑以及一个作为分光元件的光栅组成。 YAd%d|Q  
W4)bEWO+q  
8I0G%hD  
u"DE?  
2. 系统参数 <>V~  
S]Aaf-X_  
元件在1m范围内的距离与非常窄的入瞳孔径进行结合以确保单色仪/光谱仪的高光谱分辨率。 40 zO4  
~gg&G~ ET  
#j"GS/y"  
f0*_& rP  
3. 说明:平面波(参考) uS! V_]  
V9wL3*  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 T2|os{U  
i\=I` Yn+  
x|g2H.n  
hbs /S  
4. 说明:双线钠灯光源 `)TgGny01  
yh.WTgcW  
-0<ZN(?|  
 为了增强光谱仪的光谱分辨率,对钠灯的双波长特性进行研究。 xsU3c0wbr8  
 双波长通过旋转轨道的相互作用分离,表现为具有515GHz频率差异(波长差为0.6nm)。 =Ea,8bpn  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 wcGv#J],  
w^}* <q\  
dcfwUjp[  
*pyC<4W  
5. 说明:抛物反射镜 Ho $+[K  
n D}<zj$D2  
LVdtI  
 利用抛物面反射镜以避免球差。  lHE+o;-  
 出于此目的,在VirtualLab库目录中选择离轴抛物面反射镜(楔形)组件。 EB p g  
w{GEWD{&  
V OT9cP^6  
co' qVsOiH  
A>\3FeU>UC  
<eZrb6a'  
6. 说明:闪耀光栅 V6'k\5|_  
}sp?@C,Z  
n%!50E6*:  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 $)'LbOe  
 通过使用闪耀光栅,可以对期望衍射级次的衍射效率进行优化 >2NsBS(  
(Z8wMy&:  
!$<Kp6  
Y]i:$X]C?X  
#z}0]GJKj  
!e('T@^u6u  
7. Czerny-Turner 测量原理 !04 ^E  
S(lqj6aa}  
通过光栅倾斜角的变化,入瞳的像可经过探测器孔径进行扫描。探测器可以评估光入射的能量。 61*b|.sl'#  
(@S 9>z4s  
zR?1iV.]  
 _w FK+>  
>E WK cocM  
8. 光栅衍射效率 tZ:fOM  
s:I 8~Cc  
GE\({V.W  
 VirtualLab的光栅组件可通过傅里叶模态法(FMM)对衍射级次进行严格的计算。 wkT4R\H>  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 5'_:>0}  
 3个不同波长的不用的衍射效率的归一化强度:(可被测量系统的计算视为如此) <ILi38%Y  
muO;g&  
K] &GSro  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd ,? Q1JZPy@  
&+GbklUB~  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 l s%'\}  
=q[ynZ8O\w  
T;i+az{N:V  
xFyBF[c  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 o@YEd d  
},#AlShZu  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 >uE<-klv  
[ * !0DW`  
$=Tq<W*c  
Zm#,Ike?#  
 增大平面波光源和孔径的距离仅是为了更清晰的显示3D视图(可在光路编辑器中实现)。 1h`#H:  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 8_3WCbe/  
EpENhC0  
应用示例详细内容 ;9qwB  
+\J+?jOC4S  
仿真&结果 dCzS f4:  
u2*."W\  
1. 结果:利用光线追迹分析 1119YeL  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 Vb?_RE_H  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 .G|U#%"6x  
p&HkR^.S  
Wr,pm#gl6  
e{.P2rnh  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd SnoEi~Da  
8,:lw3x1  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 XL(2Qk  
 通过将光栅倾斜合适的角度以选择被探测的波长 (可通过光栅方程计算该角度)。 ZOL#Q+U  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, ]Y f8  
;\iu*1>Z,&  
 通过该功能给定波长,可以自动设置合适的倾斜角。因此,如为了仿真全谱段,参数运行必须指定波长。  8vUq8[[  
N Q }5'  
Bhe0z|&  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms s_6Iz^]I  
u<HJFGLzI  
3. 衍射效率的评估 q&,uJo  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 ST\d -x  
n'@XgUI,  
~%sNPKjA  
比较经典场追迹和几何场追迹+可知,由于两者的差别较小,可忽略衍射效应。采用更快速的GFT+引擎用于后续研究。 wT:mfS09N  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd ~bfjP2 g  
kqLpt  
4. 结果:衍射级次的重叠 ),0Ea~LB4  
 因为光栅用于分离多谱段(如可见光),所以不同衍射级次可能发生重叠。 'WwD$e0=  
 VirtualLab的光栅组件可以计算所有期望的衍射级次(包括利用傅里叶模态法计算衍射效率)。 ['I5(M@  
 0级衍射并不分散,但2级衍射相对于1级衍射表现出较大的发散角。 7gt%[r M  
 通过光栅参数和光栅方程的计算可发现重叠为760nm(1级)和380nm(2级)  "-G&]YMl  
 光栅方程: NaeG)u#+  
>n>gX/S<C  
)lVplAhZD  
!3o]mBH8  
~uJO6C6A  
5. 结果:光谱分辨率 m_UzmWF  
5I5#LQv0  
q)]S:$?BT  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run AaJz3oncJ  
aMyf|l.  
6. 结果:分辨钠的双波段 _"qX6Jc  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 _i0,?U2C  
   qox@_  
HE3x0H}o>  
%X(|Z4dL  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 !^w}Sp  
k7bfgb {  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run BEii:05  
xx,|n  
7. 总结 '>UQsAvm  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 m# I  
1. 仿真 QBTjiaYGa'  
以光线追迹对单色仪核校。 C-VkXk  
2. 研究 tR-rW)0K3Q  
应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 m H&WoL<K  
3. 应用 50`<[w<J q  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 Evq^c5n>{  
可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 @ {8x L  
扩展阅读 B6]M\4v  
1. 扩展阅读 CGCSfoS9f  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 [f-<M@id/  
~H`(zzk  
 开始视频 U( "m}^  
- 光路图介绍 k0-,qM#p;X  
- 参数运行介绍 F0+@FS0   
- 参数优化介绍 o%?~9rf]]  
 其他测量系统示例: `xu/|})KI  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) =/qj vY  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) N`!=z++G  
查看本帖完整版本: [-- Czerny-Turner单色仪&光谱仪的仿真 --] [-- top --]

Copyright © 2005-2025 光行天下 蜀ICP备06003254号-1 网站统计