切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 3849阅读
    • 2回复

    [分享]Czerny-Turner单色仪&光谱仪的仿真 [复制链接]

    上一主题 下一主题
    在线infotek
     
    发帖
    5999
    光币
    24148
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-19
    测量系统(MSY.0003 v1.1) n%GlO KC  
    WxwSb`U|  
    应用示例简述 [ aC7  
    FrXFm+8 F  
    1.系统说明 =8FV&|fP  
    l+g\xUP  
    光源 t:y} 7un  
    — 平面波(单色)用作参考光源 ,Yx"3i,  
    — 钠灯(具有钠的双重特性) xDv5'IGBb  
     组件 I{#&!h>]U  
    — 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 {hYH4a&Hb  
     探测器 3>LyEXOW  
    — 功率 ]XX9.Xh=-  
    — 视觉评估 78a!@T1#  
     建模/设计 .u[hK  
    光线追迹:初始系统概览 m]LR4V6k|  
    — 几何场追迹+(GFT+): uFxhr2 <z  
     窄带单色仪系统的仿真 m2&"}bI{  
     为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 mY[s2t  
    3u]#Ra~5  
    2.系统说明 i$MYR @  
    m=;0NLs4  
    ':al4m"  
    qbu>YTj  
    3.系统参数 2(SK}<X  
    ?1%/G<  
    _m3}0q  
    /B>p.%M[&  
    (Uk1Rt*h  
    4.建模/设计结果 !=%E&e]  
    UG)J4ZX  
    |.kYomJ   
    Q.SLiI  
    总结 b'i-/l$  
    (S ~|hk^  
    模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 y k=o  
    1. 仿真 GJlkEWs  
    以光线追迹对单色仪核校。 }~gBnq_DDU  
    2. 研究 L0ZgxG3:g  
    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。 ~~J xw ]  
    3. 应用 UuDT=_1Sh  
    应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 |a!AgvNF  
    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。 _"BYnPq@wb  
    fAx7_}k/ m  
    应用示例详细内容 aDJ\%  
    系统参数 c;\}R#  
    M9mC\Iz[  
    1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 3@u<Sa  
    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。 jpND"`Q  
    @WcK<Qho  
    n<Vq@=9AE  
    '2`MT-  
    2. 系统参数 K(*QhKX  
    ["FC   
    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。 &V. ps1  
    I'"b3]DXG  
    w h4WII  
    45cMG~]p  
    3. 说明:平面波(参考) jVh I`F{n  
    7MX nt5qUh  
     采用单色平面光源用于计算和测试。 Xy_ <Yqx}  
    iTb k]$  
    ` oBlv  
    P(z#Wk  
    4. 说明:双线钠灯光源 We^! (G  
    Y yI4T/0s_  
    ^1d"Rqtv  
     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。 6.]x@=Wm  
     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)。 T<!&6,N A  
     由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 I]S8:w![  
    Q/e$Ttt4J  
    Z1V%pg>]*  
    ^:JZ.r  
    5. 说明:抛物反射镜 ~N</;{}fL4  
    KEfn$\  
    YXD6GJWo  
     利用抛物面反射镜以避免球差。 L2v j)(  
     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。 h/9{E:ML  
    _)4YxmK%  
    *0 y|0J+ 0  
    @S3G>i  
    x50,4J%J'r  
    C %l!"s^  
    6. 说明:闪耀光栅 :5/P{Co (  
    rh;@|/<l  
    |T53m;D  
     采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 nF0V`O \T  
     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 kYxb@Zn=|  
    qPgLSZv  
     T~I5W=y  
    {Vz.| a[T  
    CTu#KJ?j  
    :*GLLjS;  
    7. Czerny-Turner 测量原理 J \iyc,M<M  
    fJ!i%</V  
    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。 ~T<yp  
    'qRK6}"T  
    Mx,QgYSu  
    0>#or$:6E  
    0Xmp)_vba  
    8. 光栅衍射效率 rDNz<{evj  
    "*o54z5"  
    vfG4PJ 6  
     VirtualLab的光栅组件可通过傅里叶模态法(FMM)对衍射级次进行严格的计算。 E}U[VtaC  
     因此,每一个波长的效率可视为独立的。 &m=Xg(G~c  
     3个不同波长的不用的衍射效率的归一化强度:(可被测量系统的计算视为如此) esCm`?qCP  
    xpo<1Sr>S  
    klC;fm2C  
    file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd b-}nv`9C  
    |1d;0*HIgX  
    9. Czerny-Turner系统的光路图设置 a`.] 8Jy)  
    S4RvWTtQV  
    0i}4T:J@`  
    w_30g6tA  
     由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 /]=d Pb%  
    g?V>+oMx  
    10. Czerny-Turner 系统的3D视图 (eS/Q%ZGK  
    K-Bf=7F,  
    b2;+a(  
     SJY<#_b  
     增大平面波光源和孔径的距离仅是为了更清晰的显示3D视图(可在光路编辑器中实现)。 Ux_tHyc/  
     不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 fFD:E} >5  
    D[.; H)V  
    应用示例详细内容 .k5 TQt  
    +^% y&8e  
    仿真&结果 [t55Kz*cD  
    i_OoR"J%  
    1. 结果:利用光线追迹分析 9z9z:PU  
     首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 s^KUe%am0  
     对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 m=&j2~<i  
    0RY{y n3  
    i3I'n*  
    zNT~-  
    file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd ~YO-GX(  
    X+;F5b9z  
    2. 结果:通过虚拟屏的扫描 V$u~}]z  
     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)。 Q+/:5Z C  
     采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, [9f TN2'z  
    =w HU*mK  
     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。 )/FB73!  
    Vx_ lI #3  
    55xv+|k  
    animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms D*+uH;ws  
    a p-\R  
    3. 衍射效率的评估 Y%9S4be  
    为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 n*-t =DF  
    hQ&S*f&='  
    TQm x$  
    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。 `6V-a_8;[  
    file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd CC 1\0$ /  
    Xv 3u}nPMq  
    4. 结果:衍射级次的重叠 ,]@K6  
     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。 G v[W)+3f  
     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)。 ?(GMe>  
     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。 QjETu  
     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) fq/F| c  
     光栅方程: =jdO2MgSg*  
    IdTeue  
    Eq zS={Olj  
    a5WVDh, cR  
    24{!j[,q@  
    5. 结果:光谱分辨率 V-a/%_D  
    .{D[!Dp#h  
    ?&Si P-G  
    file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run @`2<^-r\  
    jI@0jxF  
    6. 结果:分辨钠的双波段 3 #R~>c2  
     应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 "~x\bSY  
       #.p^ S0\pw  
    3/8o)9f.  
    ,Iq+v  
    设置的光谱仪可以分辨双波长。 u2K{3+r`'  
    ~rE U83  
    file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run NL&(/72V  
    q@;WXHO0  
    7. 总结 |33pf7o  
    模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 8}Rwf?B  
    1. 仿真 >XP]NY}Po[  
    以光线追迹对单色仪核校。 P\;lH"9  
    2. 研究 Nj||^k  
    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。 c38RE,4U  
    3. 应用 Wq 7 c/ |  
    应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 /b,M492  
    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。 %cG6=`vR  
    扩展阅读 A<^IG+Q,B7  
    1. 扩展阅读 fV*x2g7w  
    以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 =-jkp  
    W >eJGZ<  
     开始视频 M $#zvcp  
    - 光路图介绍 x{<WJ|'B  
    - 参数运行介绍 ~PaD _W#xP  
    - 参数优化介绍 e8gJ }8Fj  
     其他测量系统示例: !zLd ,`  
    - 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) r=4'6!  
    - 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) T[>h6d  
    JC`|GaUy  
    ]O',Ei^  
    QQ:2987619807 @B5@3zYs  
     
    分享到
    离线chenming95
    发帖
    352
    光币
    2319
    光券
    0
    只看该作者 1楼 发表于: 2021-04-22
    楼上你有图中的仿真文件么
    离线lqqmuc2009
    发帖
    109
    光币
    20
    光券
    0
    只看该作者 2楼 发表于: 2021-06-09
    想学习