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测量系统(MSY.0003 v1.1) o4xZaF4+ -70Ut
4B 应用示例简述 :EZTJu rc"yEI-``" 1.系统说明 5bk5EE` :%R3(
& 光源 |#k1a:
— 平面波(单色)用作参考光源 |,o!O39}> — 钠灯(具有钠的双重特性) &@yW<< 组件 V}& — 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 3vx?x39*Y 探测器 _ 95V"h — 功率 JVRK\A|R — 视觉评估 6 LC*X 建模/设计 [!"u&iu` — 光线追迹:初始系统概览 qvCl
mZ — 几何场追迹+(GFT+): M*nfWQ
a 窄带单色仪系统的仿真 Zx@{nVoYe~ 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 fN@2 B ds`a6>746 2.系统说明 e(cctC|l L0}"H
.
WL<Cj_N_{H I_4'9 3.系统参数 ^b'[81% }{s<!b
_jp8;M~Z uGOvZO^v YoJN.],gf 4.建模/设计结果 &q>=6sQvf BDpeAF8z xI$B",?( .Gw;]s3 总结 $5l 8V lCDXFy(E 模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 \xwE4K 1. 仿真 5F$W^N 以光线追迹对单色仪核校。 :Fm)<VN" 2. 研究 lj(}{O 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。 |oa9 g2 3. 应用 -
3kg,=HU; 应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 52=?!
JM 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。 )=#QTiJ jU/0a=h9 应用示例详细内容 O.Z<dy+ 系统参数 0@vSl%I+ y]yp8Bs+ 1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 WOiw 0 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。 lUbQ@7a<' v<$a .I(
x
xWnB #}3$n/ 2. 系统参数 zQ&`|kS a~jM^b;VN 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。 q,A; d^g $5Jo%K%
X H,1\J-S jNBvy1 3. 说明:平面波(参考) 4vQ]7`I.f
$ac
VJI? 采用单色平面光源用于计算和测试。 QE1DTU F6`$5%$M;?
4*&_h g)h }j;*7x8( 4. 说明:双线钠灯光源 $n.oY5=\ |]y]K% 6SJ 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。 ;rC)*=4# 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)。 [9Q}e;T 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 PRa#;Wb !lpKZG
* EY^t= )2~Iqzc4 5. 说明:抛物反射镜 }}y~\TB~} KF(N=?KO w,f1F;!q1 利用抛物面反射镜以避免球差。 JI##l:,7r 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。
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psNy sTv;Ogs. 6. 说明:闪耀光栅 5F&xU$$a- ~?`V$G=?, 0<(F
8 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 !(QDhnx}9c 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 av~dH=&= V}_M\Y^^;
X} <p|P+ >..C^8 "
;c};N(2 W{'RR. 7. Czerny-Turner 测量原理 ;]XK e') *c<0cHv* 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。 A"ApWJ3 NFxs4:]
RT
':Avh|q3N D}YAu,<K b9FfDDOq" 8. 光栅衍射效率 OZ2YflT L!2BE[~ />FgDIO 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。 =GGt:3Kx- 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 :70n% 3a 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) N3 O~_=/v? iPoh2 vMT:j file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd ii,/omn: wX7|a/|@ 9. Czerny-Turner系统的光路图设置 ZoFQJJK56B ~Q4 emgBD
1"7Rs}l7 B}Lz#'5_ 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 #*r u* c^Y&4=>T 10. Czerny-Turner 系统的3D视图 g3*" ^C2= oz54IO
ZMFV iE;8 Pi^5LI6JW 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)。 <]9%Pm#X 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 &}N=a ?<7o\Xk#{ 应用示例详细内容 q>JW$8 |gl~wG1@ 仿真&结果 +aa( YGL ^##tk 1. 结果:利用光线追迹分析 OanH G 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 f[}N 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 8
oK;Tzh ]gxt+'iAFS
y}TiN!M _4H}OGZI file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd ^&nC)T<w y:\ ^[y IQ 2. 结果:通过虚拟屏的扫描 Ws_RS% 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)。 $8kQM 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, +s(JutC P[|FK(l 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。 oSDx9% E Z^eEDZ
;a]Lxx;- animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms lz=DP:/& gc%aaYf> 3. 衍射效率的评估 D'dE!CAUs 为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 $m$tfa- w>RBth^p
GQZLOjsop 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。 d~lB4 file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd Z @:5vo IYJS>G%* 4. 结果:衍射级次的重叠 Yn0l}=, n 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。 (6Ssk4 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)。 \dIc_6/D1 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。 Y+ZQN> 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) #1>DV@^F 光栅方程: UIpW#t :j sa.X %]~XbO ,d^ze = Cd>GY 5. 结果:光谱分辨率 i{['18Q$F3 .kv/db
D/T&0 file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run TB=KTj P|rsq|', 6. 结果:分辨钠的双波段 AixQR[Ul*c 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 m
6Xex.d l~f>ve|
QQQ3U >g ):xi3qK 设置的光谱仪可以分辨双波长。 ,&wTUS\ ||{V*"+\ file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run k>W5ts2+ |*~=w J_ 7. 总结 UKIDFDn6_ 模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 t}Z*2=DO 1. 仿真 2>Uy`B|f 以光线追迹对单色仪核校。 [G(}`u8w" 2. 研究 w"-' 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。 c&A;0**K, 3. 应用 <NIg`B@ 's 应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 sd (I@
&y 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。 # g.J,L 扩展阅读 (6 jr}kP 1. 扩展阅读 'f+g`t? 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 IEi E6z]L( ?q}XDc
开始视频 %]>LnbM>4 - 光路图介绍 c*O{?b - 参数运行介绍 >JNK06T - 参数优化介绍 oD5VE
其他测量系统示例: s_(%1/{ - 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) /0w?"2- - 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) ^bVY&iXNu |]qwD,eiH, <Pg]V:=g' QQ:2987619807 a59l"b
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