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测量系统(MSY.0003 v1.1) CTG:C5OK S^Lu RF]F 应用示例简述 8R) 0|v&; Ly7|:IbC 1.系统说明 W7_j;7' ,u:J"epM 光源 n7J6YtUwP — 平面波(单色)用作参考光源 zmw <y2` — 钠灯(具有钠的双重特性) 4Pbuv6`RK 组件 &^v5 x" — 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 kkyi`_ZKn 探测器 \ r^#a — 功率 #GJ{@C3H8Q — 视觉评估 *t)Y@=k3> 建模/设计 ]f3[I3;K — 光线追迹:初始系统概览 R 2{ kS — 几何场追迹+(GFT+): p>g5WebBN 窄带单色仪系统的仿真 BrHw02G 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 r~q(m>Ct6 ^n5rUwS> 2.系统说明 k3HPY}- R;G"LT
X6hp} nOH x^( 3.系统参数 0:CIM u%o]r9xl'
8NE+G.:G s9Tp(Yr,k Rz #&v 4.建模/设计结果 ^Uj\s / _5t~g_(1OK 2@A%;f0Q zF)&o} 总结 D?Mj<|| l"{1v~I 模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 I)JqaM 1. 仿真
vj_[LFE 以光线追迹对单色仪核校。 ?g6xy[ 2. 研究 v_ U$jjO1 应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 D('
w<9. 3. 应用 iF_#cmSy$ 应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 xy^t_];X 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。 **D3.-0u& '{[n,xeR 应用示例详细内容 FQ3{~05T 系统参数 __3s3YG yx@%x?B 1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 2`[iTBZ=^ 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。 9 W7 ljUg Qf>$'C(7!a
tbH`VD"u ,Vc>'4E- 2. 系统参数 e}PJN6"5
6dNW2_ 元件在1m范围内的距离与非常窄的入瞳孔径进行结合以确保单色仪/光谱仪的高光谱分辨率。 h:4Uv}Z 9sgyg3fv>5
MzRliH8e R [[
#r5q 3. 说明:平面波(参考) TI<?h(*R_ S{0iPdUC 采用单色平面光源用于计算和测试。 ev{;}2~V
4eRV?tE9
4GN >, 9R :X( 4. 说明:双线钠灯光源 _<8~CWo: Qvx[F:#Tk -5 Q
gJ 为了增强光谱仪的光谱分辨率,对钠灯的双波长特性进行研究。 f i_'Ny># 双波长通过旋转轨道的相互作用分离,表现为具有515GHz频率差异(波长差为0.6nm)。 [Zpx
:r} 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 <Wwcd8d B1U<m=Y
EL$"/ptE w<P$)~6 5. 说明:抛物反射镜 Fcz}Gs4 $!ATj`}kb .XVW2ISv 利用抛物面反射镜以避免球差。 +NT8dd 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。 )&") J}@ na4^>:r~
j1141md5 Sc/\g
SZ&I4- TOx >Z 6. 说明:闪耀光栅 Jqp;8DV} ]_EJ "'x JS^QfT,zE 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 qj#C8Tc7 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[#XYX'\ 'O+)[D
j`o_Stbg g.wDg
? koIZ yP^C) 7. Czerny-Turner 测量原理 z#|tcHVFT I)AbH<G{ 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。 t9\}!{<s )s~szmJoVD
$[xS>iuD ^D5+S`V ; "K"S[ 8. 光栅衍射效率 [X7KlS9x2 iRIO~XVo v[+ ] VirtualLab的光栅组件可通过傅里叶模态法(FMM)对衍射级次进行严格的计算。 ]=Dzr<*v 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 i!i=6m.q7 3个不同波长的不用的衍射效率的归一化强度:(可被测量系统的计算视为如此) U(rY,4' U^&,xz$Cg (~
`?_ file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd "2=v:\~= MfU0*nVF~ 9. Czerny-Turner系统的光路图设置 r?$V;Z =MjkD)l
Gpf9uj% *Tum(wWZ 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 8n"L4jb(: _C54l 10. Czerny-Turner 系统的3D视图 Fxx-2(U /iw$\F |8
hQ@E2 Xsv 'D:R]@eK] 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)。 #;])/8R% 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 QF4)@ r{2x WI6h
G 应用示例详细内容 |*%i]@V= (&!RX.i 仿真&结果 x+8%4]u` I&wJK'GM` 1. 结果:利用光线追迹分析 {%+UQ!]d8 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 r]=Z : 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 `V2doV) !!+LFe4su
zhgvqg- ~$jRn(2 file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd P}=U
#AV4 \#!B*:u 2. 结果:通过虚拟屏的扫描 mfx-Ja_a 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)。 cb5T-'hY
采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, .x'?&7#( _A~>?gJ;, 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。 2(2UAB"u _ -|+k
"SA* animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms T"/dn%21 G Ml JM 3. 衍射效率的评估 iyv5\ 为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 Gzc`5n{" %z6_ ,|%
<8ih >s(C 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。 KU^|T2s% file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd J-z<&9 ~~3*o 4. 结果:衍射级次的重叠 GmH`ipi 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。 5VSc5*[ 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)。 O$7cN\Z 0级衍射并不分散,但2级衍射相对于1级衍射表现出较大的发散角。 Z.b?Jzj 通过光栅参数和光栅方程的计算可发现重叠为760nm(1级)和380nm(2级) CI1K:K AM 光栅方程: jbe_r<{ +GEdVB &S39SV /5X_gjOL, >VppM ` 5. 结果:光谱分辨率 aMJJ|iiU E(_lm&,4+
T m2+/qO, file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run uT>"(wnJ| D
`av9I 6. 结果:分辨钠的双波段 QYEGiT 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 u
s8.nL/ u{cb[M
n?QglN 8p#V4liE 设置的光谱仪可以分辨双波长。 (6i4N2 Te `MIR file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run dKY#Tl] 7NkMr8[}F 7. 总结 ,0eXg 模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 kDG?/j90D 1. 仿真 VAp 1{ 以光线追迹对单色仪核校。 uANpqT}! 2. 研究 qIxe)+. 应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 oA8A
@,-L 3. 应用 &79F
Uac 应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 <Y"HCa{ 可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 c`/kx 扩展阅读 %'/^[j# 1. 扩展阅读 yZ)-=H 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 @O|`r(le I%{ 1K+V/ 开始视频 t]T't=' - 光路图介绍 }}l jVUpC% - 参数运行介绍 0./Rdf=-1j - 参数优化介绍 U,lO{J[T 其他测量系统示例: S263h(H - 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) j
Y(|z*| - 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) 7=s7dYlu B>[myx EHfB9%O7y QQ:2987619807 !b$]D?=}
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