[分享]Czerny-Turner单色仪&光谱仪的仿真 [复制链接]

测量系统(MSY.0003 v1.1) B0fOAP1  
"|SMRc  
应用示例简述 RP4/:sO  
LKIMT  
1.系统说明 H U|.5tP  
,XD" p1(|G  
 光源 {3~VLdy  
— 平面波(单色)用作参考光源 .DCHc,DxA  
— 钠灯(具有钠的双重特性) [XfR`@  
 组件 c/;;zc  
— 光阑(狭缝)，抛物面反射镜，闪耀光栅 h0GoF A<  
 探测器 x84!/n^z  
— 功率 4xy\  
— 视觉评估 WE<?y_0y&  
 建模/设计 iNO>'7s7  
— 光线追迹：初始系统概览 q2qi~}l  
— 几何场追迹+(GFT+)： ALF0d|>=uj  
 窄带单色仪系统的仿真 2"Os9 KD  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 "g{q=[U}  
XH%L]  
2.系统说明 K$CC ~,D  
067c/c  
"s2_X+4oY  
sZ.<:mu[  
3.系统参数 d>NGCe  
b/SBQ"B%  
I=
mz^c{  
Kb.qv)6i*  
0Y
.z  
4.建模/设计结果 *$tXm4 O[  
w_9^YO!!  
=~#mF<z5  
fqNh\~kja  
总结 6EqA
Y`y  
wj)LOA0  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 DeO-@4+qKd  
1. 仿真 U( YAI%O  
以光线追迹对单色仪核校。 P"YdB
|I  
2. 研究  j]u!;]  
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。 4>JSZ6i#n  
3. 应用 E C?}iP  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 F'bwXb**  
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。 dbp\tWaW  
-'rdN i  
应用示例详细内容 `MtzA^Xr  
系统参数 B}e/MlX3M  
VUb>{&F[  
1. 仿真任务：Czerny-Turner干涉仪 =|t-
0'RsN  
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。 fPR_3qgQ  
tpfgUZ{  
v88v
r  

5NU{y+  
2. 系统参数 2g.lb&3W  
L^J4wYFTO  
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。 wQ_4_W  
c[dSO(=  
N5Js.j>z  
/K=OsMl2b8  
3. 说明：平面波(参考) Y:^hd809  
(q)}`1d'  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 *"%TAe7?~+  
144Y.  
_`$Q6!Z)l  
@rl5k(  
4. 说明：双线钠灯光源 Od1\$\4Z  
j=WxtMS  
TI>5g(:3\  
 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。 qeZG/\,  
 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)。 +^.Yt0}  
 由于低气压灯的扩展发射区域，钠灯可视为平面波。 RS5<] dy  
*x36;6~W;  
|9*Rnm_  
i3-5~@M  
5. 说明：抛物反射镜 -hd
 
g~lv/.CnA+  
V!}I$JiJ  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 ,K5K?C$k  
 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。 N$fP\h^AR  
7B?Y.B  
wNB?3
v{n  
|G j.E  
7 N}@zPAZ  
G%F#I  
6. 说明：闪耀光栅 #S>N}<>  
*zrT;jG  
A95f!a  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 b 74!Zw  
 通过使用闪耀光栅，可以对期望衍射级次的衍射效率进行优化 I?T !  
inu.U[.  
/s?%ft#-9o  
x39tnf/F  
*G"hjc$L  
7nt(Rtbsu  
7. Czerny-Turner 测量原理 #MC#K{Xd  
,Ag{-&  
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。 GM|&,}  
FZ*"^=)`G  
2&hv6Y1  
Hav&
vV  
B`SX3,3  
8. 光栅衍射效率 Yy~x`P'g!  
GSA
+A7sZ  
Et6j6gmif  
 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。 3.Fko<D4jD  
 因此，每一个波长的效率可视为独立的。 rwWOhD)RU  
 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) =?]`Xo
,v~  
@&jR^`Y.  
\VPw3  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd Fe8X@63  
'4,?YcZ?S  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 _L,~WYRo  
1wgL^Qz@  
P|NGAd  
Df"PNUwA"  
 由于VirtualLab的相对位置系统，只设置了沿Z轴方向的距离。 s}zR@ !`  
Y3@+aA  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 >~g-  
[8u9q.IZ  
"
rdpA[>L  
L7ae6#5.  
 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)。 2)EqqX[D  
 不仅如此，距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 3MQHoxX  
Csyh 'v  
应用示例详细内容
jV% VN  
T m"B  
仿真&结果 "8Dm7)nB  
'IU3Xu[-.  
1. 结果：利用光线追迹分析 4KH'S'eR  
 首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 ^"Bhp:o2  
 对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 S @[]znH  
gj|5"'g%  
$YJ 1
P  
?0)K[Kd'Y  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd 6+=_p$crMx  
UV(`.  
2. 结果：通过虚拟屏的扫描 5,xPB5pK  
 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)。 [C!*7h  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度， 6TRLHL~B  
,RV>
F_  
 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。 5$i(f8*  
",apO  
?CCQm  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms hq"nRH  
"s@Hg1  
3. 衍射效率的评估 "9s}1C;Me  
为选择合适的仿真引擎，必须考虑孔径衍射效应的影响。 1<:5b%^c  
Cuylozj$&  
y/@Bhzc  
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。 5H'Iul<Os  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd tOXyle~C  
} ew{WD  
4. 结果：衍射级次的重叠 Qfp4}a=  
 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。 a|TUH+|  
 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)。 ,3rsjoKhd  
 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。 6Takx%U  
 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) <Z[Z&^  
 光栅方程： #0)TS  
0~<?*{~  
JQLQS  
Y"ta`+VJ  
<e&v[  
5. 结果：光谱分辨率 _W@sFv%sj  
;\"5)S  
foPM5+.G  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run b+Sj\3fX  
&pY$\  
6. 结果：分辨钠的双波段 o>*`wv  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 O-0 5.  
   _G`Q2hf"5  
=f@
71D1  
;=2JbA+"G  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 51%Rk,/o  
|5(CzXR]  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run 2K3j3|T  
Ql
Vj#Jv;~  
7. 总结 DI/d(oFv`  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 Z9H2! Cp  
1. 仿真 r}Vr_  
以光线追迹对单色仪核校。 uih8ZmRt  
2. 研究 m Urb  
应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 CVY-U|xFY  
3. 应用 Li8/GoJW-T  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 ;"f9"  
可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 Yq/vym-O5  
扩展阅读 MF$Dx| Tcj  
1. 扩展阅读 io"NqR#"v  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 ?&6|imPE  
s o: o b}  
 开始视频 |-v/  
- 光路图介绍 ^-Ks_4  
- 参数运行介绍 BGNZE{K4"  
- 参数优化介绍 C(sz/x?11  
 其他测量系统示例： f% 8n?f3;u  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) LvGo$f/9  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) W-D4" G@  
>y}> 5kv  
hQ)?LPUB  
QQ：2987619807 )MV `'i  

楼上你有图中的仿真文件么

想学习