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) \:> Wpqw  
s] /tYJYl  
应用示例简述 0?WcoPU  
-/ ]W+[  
1.系统说明 W)(^m},*8D  
+!f=jg06  
 光源 M5T9JWbN  
— 平面波(单色)用作参考光源 mj?16\|]  
— 钠灯(具有钠的双重特性) 8 i&_Jgmr  
 组件 yGg,$WM  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 DoC(Z)o  
 探测器 PL{Q!QJK'  
— 功率 _WX#a|4h{  
— 视觉评估 UZ8?[  
 建模/设计 0iCPi)B  
— 光线追迹:初始系统概览 ( *G\g=D  
— 几何场追迹+(GFT+): q.Nweu!jQ  
 窄带单色仪系统的仿真 ?Z\Yu'  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 reo{*) %  
co _oMc  
2.系统说明 W~_t~Vg5  
= sAn,ri  
D .vw8H3  
[nxE)D  
3.系统参数 )a}"^1  
:hGPTf  
~-a'v!  
W:i?t8y\y  
u6:pV.p  
4.建模/设计结果 Qy#)Gxp  
K}[>T(0E  
pIW I  
UDf9FnG}L  
总结 KlK`;cr?  
_DRrznaw  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 F#xa`*AP  
1. 仿真 VcK}2<8:+~  
以光线追迹对单色仪核校。 g%[n4  
2. 研究 4eVI},  
应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 0;,IKXK6X  
3. 应用 SFH-^ly&D  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 #G9 ad K5  
可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 v;{{ y-  
^"8G`B$r  
应用示例详细内容 df+t:a  
系统参数 &PcyKpyd  
ujW1+Oj=~  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 9ykM3  
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。 lC 97_ T  
*cWmS\h|  
/EwGW  
\^*< y-jL  
2. 系统参数 Kr  L>FI  
Dj-s5pAW  
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。 m9M FwfZ  
c*\<,n_  
jdeva t,&u  
<<MjC5  
3. 说明:平面波(参考) T0j2a &Pv  
B68H&h]D#'  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 $ &5w\P  
4yMW^:@  
>=ot8%.!,B  
5IVksg  
4. 说明:双线钠灯光源 t$^l<ppQ  
Q/_[--0&#  
(k-YI{D3  
 为了增强光谱仪的光谱分辨率,对钠灯的双波长特性进行研究。 j{#Wn !,  
 双波长通过旋转轨道的相互作用分离,表现为具有515GHz频率差异(波长差为0.6nm)。 crA :I"I  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 ,S[K{y<  
h -_&MD/J  
a7H0!9^h  
OQ_stE2i  
5. 说明:抛物反射镜 [nN7qG  
5''*UFIF1  
B_3QQ tjAl  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 w=r&?{  
 出于此目的,在VirtualLab库目录中选择离轴抛物面反射镜(楔形)组件。 ZIxRyo-i  
WbjF]b\  
A,i()R'I  
^. X[)U  
!MZw#=D`  
bk#xiuwT  
6. 说明:闪耀光栅 \Z5 +$Ij  
Xer@A;c  
s(@h 2:j  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 #Olg(:\  
 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 +KK$0pL  
C77D{@SM  
vM0_>1nN  
dK?); *w]  
Q/_#k/R  
}#9(Mul  
7. Czerny-Turner 测量原理 K\=8eg93Z  
vX1uR]A[  
通过光栅倾斜角的变化,入瞳的像可经过探测器孔径进行扫描。探测器可以评估光入射的能量。 QrjDF>   
OS7R Qw1  
vx0UoKX  
vd~U@-C=R  
Jgx8-\ 8  
8. 光栅衍射效率 P 15:,9D  
Vb6K:ZnF  
tbj=~xYf  
 VirtualLab的光栅组件可通过傅里叶模态法(FMM)对衍射级次进行严格的计算。 ^KHLBSc:  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 VZxTx0: ,  
 3个不同波长的不用的衍射效率的归一化强度:(可被测量系统的计算视为如此) u]vPy ria  
to3?$-L  
9 pKm*n&  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd #a}N"*P  
2ChWe}f  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 lJ/6-dP  
l:e9y$_)  
K^ D82tP  
7c1+t_Ew  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 >[K?fJ$+  
0<P(M:a  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 P.4E{.)(  
W7e4pR?w  
jPwef##~7  
EZAm)5:]A  
 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)。 )mD \d|7f  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 nk08>veG  
i&F~=Q`  
应用示例详细内容 Cg6;I.K   
qpgU8f  
仿真&结果 ya>N.h  
!A-;NGxE  
1. 结果:利用光线追迹分析 0/A-#'>  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 ./iXyta  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 6o lV+  
 q6)N*?  
Q;gQfr"c7  
' o=E!?  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd Z[;#|$J  
wiV&xl  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 yV_ L/,6}D  
 通过将光栅倾斜合适的角度以选择被探测的波长 (可通过光栅方程计算该角度)。 '5WN,Vy8.  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, HWbBChDF  
%F3}/2  
 通过该功能给定波长,可以自动设置合适的倾斜角。因此,如为了仿真全谱段,参数运行必须指定波长。 u[[/w&UV.,  
|>JmS  
WB;J1TpM7  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms sA2o2~AmM  
}9}w8R~E  
3. 衍射效率的评估 lm &^tjx  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 o[{&!t  
J[+Tj @n'  
n2;(1qr  
比较经典场追迹和几何场追迹+可知,由于两者的差别较小,可忽略衍射效应。采用更快速的GFT+引擎用于后续研究。 g^n;IE$B  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd P%jkKE?B4  
yA0Y 14\*  
4. 结果:衍射级次的重叠 W :>J864!  
 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。 `vH&K{   
 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)。 cUV TRWV  
 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。 Xa*?<(^`  
 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) bXm :]?  
 光栅方程: G4);/#  
y3AL)  
<[FS%2,0mb  
o@@_J@}#  
-g$O OJB6  
5. 结果:光谱分辨率 PIpWa$b  
jQ^Yj"6  
`x< 0A  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run e mC\i  
@|]iSD&T #  
6. 结果:分辨钠的双波段 h+ TB]  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 |WUA1g  
   a(g$ d2H  
_32/WQF6  
"1CGO@AXS  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 P69>gBZYD  
/o'oF  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run JN)"2}SE  
iPNd!_  
7. 总结 =X<)5IS3  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 M Yu?&}%^  
1. 仿真 6O]Xhe0d@  
以光线追迹对单色仪核校。 AV9:O{  
2. 研究 ?Ip$;s  
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。 Z!k5"\{0pE  
3. 应用 AwA1&mh  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 ?<g|.HY/  
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。 '|J)ds  
扩展阅读 7kOE/>P?  
1. 扩展阅读 ?F!W#   
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 1.uUMW  
I"~xDa!  
 开始视频 E Gr|BLl  
- 光路图介绍 0>8ZN!@K  
- 参数运行介绍 yr (g~MQ  
- 参数优化介绍 ,WzG.3^m  
 其他测量系统示例: ]kzv8#  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) 77*v-8c  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) B?!9W@  
查看本帖完整版本: [-- Czerny-Turner单色仪&光谱仪的仿真 --] [-- top --]

Copyright © 2005-2026 光行天下 蜀ICP备06003254号-1 网站统计