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测量系统(MSY.0003 v1.1) "Mu$3w _a02# 应用示例简述 4?6'~G$k vzQmijr- 1.系统说明 [_z2z6 Mdq'> <ajL 光源 /:];2P6#X — 平面波(单色)用作参考光源 @C6DOB — 钠灯(具有钠的双重特性) 8*X
L19N 组件 pLFL6\{g — 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 [AK %~Kg9 探测器 r4qV}-E — 功率 Sv[_BP\^h — 视觉评估 kO O~%|1CP 建模/设计 REe%>|
— 光线追迹:初始系统概览 5L'@WB|{4u — 几何场追迹+(GFT+): l=G#gKE 窄带单色仪系统的仿真 QrRCsy70 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 J*kzJ{vwy* 3R96;d; 2.系统说明 \y+F!;IxL vt7C
0Nzv@g{3 5|H(N}S_ 3.系统参数 oHGf | 6j.(l4}
RAJ|#I1 3xR#,22:} G?X,Y\Lp 4.建模/设计结果 eh#
(}v T%xL=STJNy I.0Usa"z =cX"gI[ 总结 <.]& FPJ jT_Tx\k 模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 "h|0]y^2 1. 仿真 -|UX}t* 以光线追迹对单色仪核校。 \d8=*Zpz7 2. 研究 )1'_g4 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。 l3
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g 3. 应用 "U~@o4u; 应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 iV$75Atk 可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 \^Q)`Lqp:g >Qu^{o 应用示例详细内容 /-9+( 系统参数 `RLrT34 [_B&7#3>7 1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 S~`AnX3! Czerny-Turner干涉仪是一种广泛用于光和样本的光谱研究。主要由两个球面或抛物面反射镜、两个光阑以及一个作为分光元件的光栅组成。 omU)hFvyS Ny<G2!W
Tm,L?Jh 9O_N
iu0 2. 系统参数 |Y8o+O_` *y$r y] 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。 DFH6.0UW Oc3%pb;
qt;Tfuo ooxzM ` 3. 说明:平面波(参考) eNskuG|1 {;~iq 采用单色平面光源用于计算和测试。 Z0@ImhejuB &xT~;R^
,3[<C)'[
=)>q.R9 4. 说明:双线钠灯光源 Q";eyYdOL +u)$o )}lV41u 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。 7l
EwQ 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)。 Y3&ecEE 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 )eyxAg Kt0Tuj@CY
${2fr&Tp i`spM<iR. 5. 说明:抛物反射镜 nAj2k q{(&:~M HK.J/Zr 利用抛物面反射镜以避免球差。 1W7BN~p14 出于此目的,在VirtualLab库目录中选择离轴抛物面反射镜(楔形)组件。 I(S6DkU }e @-[RJ!
Wuz~$SU r $2
ZJm^znpw6 k,(_R= 6. 说明:闪耀光栅 Z}f_\d' |Q;1;QXd pP&M]' 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 a06q-3zw 通过使用闪耀光栅,可以对期望衍射级次的衍射效率进行优化 u'."E7o# c^k.
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<rF 3I(M<sB}
oPBjsQ </p.OaNe 7. Czerny-Turner 测量原理 3!W&J u&bU !ZI 通过光栅倾斜角的变化,入瞳的像可经过探测器孔径进行扫描。探测器可以评估光入射的能量。 +.cv,1Vx {D#`+uw
xb\:H@92 q"oNB-bz VV0$L=mo 8. 光栅衍射效率 :Yqa[._AF U @|_5[nl e:<>
Yq+ 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。 J>35q'nN]F 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 X;tk\Ixd 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) :Ib\v88WIv Is[0ri ,~#hHhR_ file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd VXS9E383 =UY@,*q:c 9. Czerny-Turner系统的光路图设置 ><~hOK?v 5"U7I{\
/Z_QCj |~Iw 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 $P_Y8: ZtDpCl_ 10. Czerny-Turner 系统的3D视图 ?%(*bRV - /_\4(vvf
g:yK/1@Hk} _NFJm(X. 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)。 Z/x~:u_ 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 `u-Y 5mY :|Cf$2k7 应用示例详细内容 |a+8-@-Tj MZ'HMYed 仿真&结果 2X`M&)"X z~qQ@u| 1. 结果:利用光线追迹分析 4.TG&IQ
nN 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 -/X-.#}- 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 \=)h6AG ;<\*(rUe
>\ W" 3. &BkNkb 0 file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd xlAaIo)T 5>
UgBA 2. 结果:通过虚拟屏的扫描 #~b9H05D 通过将光栅倾斜合适的角度以选择被探测的波长 (可通过光栅方程计算该角度)。 ) =[Tgh 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, S(pfd2^ @u^Ib33 通过该功能给定波长,可以自动设置合适的倾斜角。因此,如为了仿真全谱段,参数运行必须指定波长。 f+&yc'[ s6I]H
Z5Cv$bUc animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms >:=TS"}yS} IF=rD-x 3. 衍射效率的评估 IWkBq]Y 为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 _[x(p6Xp i!NGX
PA E)3 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。 mN{$z<r file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd !s$fqn
6 [LCi, 4. 结果:衍射级次的重叠 @azS)4L 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。 Rd2[xk 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)。 39"'Fz?1 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。 j[9B,C4 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) 2rxdRg'YLQ 光栅方程: .#X0P= f5N~K> m +gVGK
?NL2|8 #r1x0s40D 5. 结果:光谱分辨率 rP'oUV_ bnlL-]]9z
k@w&$M{tPF file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run <^=k~7m Th8xh=F[ 6. 结果:分辨钠的双波段 t/3veDh@ 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 7
ir T6O<. _u>+H#
f:TW< eu#| | 设置的光谱仪可以分辨双波长。 _?{2{^v VAq:q8(K file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run Ct B>
s7 !o`al` q' 7. 总结 [\VzI\vb 模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 dWI\VS 9 1. 仿真 l6i 2!&8P% 以光线追迹对单色仪核校。 VR'w$mp 2. 研究 IcA]<}0!"v 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。 LcF0: h' 3. 应用 })J]D~!p 应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 _%t w#cM 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。 MFC= oKD 扩展阅读 s#4
"f 1. 扩展阅读 %hXa5}JL 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 e@6}?q; IRpCbTIXK 开始视频 }\1V;T - 光路图介绍 U8moVj8w1 - 参数运行介绍 lY6U $*9c - 参数优化介绍 m8FKr/Z- 其他测量系统示例: KVK@Snn
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) FCg,p2 - 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) }b1P!xb!A
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