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测量系统(MSY.0003 v1.1) /Z\zB 6Bs_"
P[ 应用示例简述 F*}b), ARslw*SJ 1.系统说明 IhUuL0 6Ba>l$/q 光源 ;0@"1` — 平面波(单色)用作参考光源 \}Hk`n)Aq — 钠灯(具有钠的双重特性) 2_U H, n 组件 !SVW}Q=5# — 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 ZN^9w"A 探测器 'v4AM@%u — 功率 {d=y9Jb^ — 视觉评估 vw3%u+Z& 建模/设计 uI.4zbgl[ — 光线追迹:初始系统概览 #uKHw2N — 几何场追迹+(GFT+): Ro?yCy:L' 窄带单色仪系统的仿真 =yk#z84< 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 ,X+071.( {_PV~8u 2.系统说明 v^JyVf> B7va#'ne4{
CEt_wKzf \U p<m>3\ 3.系统参数 !dGy"-i$h ">NBPanJ
lAV6z%MmM .b5B7x} 7-bU9{5 4.建模/设计结果 P6;L\9=H< 7?b'"X" BB=%tz`B QR<IHE{~8 总结 7vgz=-
MZ# DS-Kot(k(z 模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 "0nto+v 1. 仿真 X=_N7! 以光线追迹对单色仪核校。 v-4eN1OS 2. 研究 i7:j(W^I8 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。 fytgS(?I' 3. 应用 YgrBIul 应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 RVX-3FvP 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。 dAohj
QH: N!^U{;X7/ 应用示例详细内容 %q(n'^#Z.y 系统参数 Qq^>7OU>Co 866n{lyL 1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 &&TQ0w&T 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。 b'uH4[zX% <c^m|v
L)4TW6IUk o=4d2V%m 2. 系统参数 0|HD(d`a tJ[Hcx*N 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 1;n5YL ~{oM&I|d8
= M ? =)(sN"% 3. 说明:平面波(参考) _K8ob8)m i{!i%`" 采用单色平面光源用于计算和测试。 w~X1Il7A cPkN)+K
K%$%9y UvxJ _ 4. 说明:双线钠灯光源 ES<"YF 5}E8Tl teQ%t~PJ-& 为了增强光谱仪的光谱分辨率,对钠灯的双波长特性进行研究。 qGr(MDLc 双波长通过旋转轨道的相互作用分离,表现为具有515GHz频率差异(波长差为0.6nm)。
WwPfz<I 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 ~g~z"!K aZ@Ke$jD
_h M3p -D`*$rp, 5. 说明:抛物反射镜 X#Ajt/XQ '$UlJDZ _Z@- q 利用抛物面反射镜以避免球差。 /@Y/(+DE 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。 ] +LleS5 a&M{y
(KK9/k J}nE,U2
39BGwKXb -_4U+Cfmtl 6. 说明:闪耀光栅 =VH, i/@ hF.9\X] Ti=~y cwi 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 KaZ$!JfT 通过使用闪耀光栅,可以对期望衍射级次的衍射效率进行优化 th2a'y=0 9=&LMjTQ
8m2-fuJz v;80RjPy>
"P~0 7 0' @^PzX 7. Czerny-Turner 测量原理 MrXhVZ"d* U(3{6^>Gc 通过光栅倾斜角的变化,入瞳的像可经过探测器孔径进行扫描。探测器可以评估光入射的能量。 >s1'I:8 r~si:?6:
??CtmH Q!(C$&f .u>IjK^ 8. 光栅衍射效率 a#nVRPU8m 3BDAvdJ4. `u3to{ 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 #>wv]V 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 tT ~}lW)Y 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) W8'cAY ^^qB=N['; ,)@Q,EHN; file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd g PU|Gv5 i<YatW~Pu 9. Czerny-Turner系统的光路图设置 k^}8=,j} pE[ul
b?hdWQSW7 y<.0+YL-e+ 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 zZ3,e L Rf+ogLa= 10. Czerny-Turner 系统的3D视图 /8VM.fr$ z)='MKrEt-
^z-e" s/ibj@h 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)。 ]j(2FM)# 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 R%Gh4y\nF :[3{-.c 应用示例详细内容 }nvHE o
q+>J'UGb 仿真&结果 N 3i,_ OW<i"?0 1. 结果:利用光线追迹分析 a)$" 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 0K <@?cI 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 RY2`v
pv 1a;Le8
<03 @c s ~+d?d6*c file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd //2G5F ; u>Z;/kr 2. 结果:通过虚拟屏的扫描 yd2v_ 通过将光栅倾斜合适的角度以选择被探测的波长 (可通过光栅方程计算该角度)。 6q RZ#MC 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, JEL=,0J aL$m 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。 ?vuM'UH- ,R5NKWo
oM/(&" animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms uvz}qH@j/Q ??5qR8n. 3. 衍射效率的评估 4h\MSTF* 为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 uh*b[`e {|c
<8
R,-y 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。 Mt (wy%{zK file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd ("<3w2Vlh /.l8Jb4 4. 结果:衍射级次的重叠 xWWfts1t 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。 &2C6q04b 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)。 c+c3C8s*8 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。 Kf2Ob1 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) -} \g[| 光栅方程: w-*$gk] 9oKRnc jU
|0!] 9`yG[OA *xR;}%s\ 5. 结果:光谱分辨率 h<U<KO ,rVm81-2
<yz)iCU? file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run "vQ$RW
- "v@$CR9<T 6. 结果:分辨钠的双波段 dIgaw;Ch] 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 NXb_hF o<ak&LX`9
-fIX6 QNj hA '[T 设置的光谱仪可以分辨双波长。 ":E
7#9 ig:,: KN file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run NPc]/n?vDj Jy?s'tc 7. 总结 ikf!7-, 模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 fx(^}e 1. 仿真 $o"Szy 以光线追迹对单色仪核校。 ,Q!sns[T 2. 研究 RO?5WJpPj 应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 :c3}J<Z 3. 应用 F* " 应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 %SuEfCM 可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 {)nm
{IV, 扩展阅读 G&$+8r 1. 扩展阅读 Q/&H3N 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 Y^$^B, HEH Tj,T 开始视频 n*~=O ' - 光路图介绍 #
le<R - 参数运行介绍 Hf!o6 o - 参数优化介绍 qDZ?iTHQq 其他测量系统示例: UUi@
U - 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) xp-.,^q\w - 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) Z ?`
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