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测量系统(MSY.0003 v1.1) ||}k99y + cE|Z=}4I7 应用示例简述 aJ4y%Gy? D~(f7~c% 1.系统说明 J&B>"s, 0LjF$3GpZ 光源 rryC^Vma — 平面波(单色)用作参考光源 T[?toqkD>z — 钠灯(具有钠的双重特性) VV$$t;R/ 组件 "-WEUz — 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 hHu?%f* 探测器 !"G|y4O — 功率 kn^?.^dVX — 视觉评估 ! U6 x_ 建模/设计 Y`U[Y Hx — 光线追迹:初始系统概览 >" z$p@7 — 几何场追迹+(GFT+): (>LJv |wn 窄带单色仪系统的仿真 ~ ~"qT 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 vi4lmkyh^ )zKZ<;#y 2.系统说明 UhI T!x 8B*XXFy\
b W/^2B #77p>zhY 3.系统参数 :/.SrkN(A7 qgk-[zW#
k;fy8 )R- e^Cb b:c$EPK 4.建模/设计结果 O1
KT %xJ6t5.- g]ct6-m ;7HL/- 总结
W`d\A3v 4D4Y.g_x 模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 i'\7P-a 1. 仿真 .*x |TPv{ 以光线追迹对单色仪核校。 pSPVY2qKX 2. 研究 N!TC}#}l 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。 Mq#sSBE<K 3. 应用 b.4H4LV 应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 ;;Y>7Kn!u 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。 V+Tu{fFF7E 1Fs:&* = 应用示例详细内容 w]&
o]VP 系统参数 S{l
>|N2q ^T.icSxP 1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 Vt[Kr 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。 !e0OGf /&eF,4
`nvm>u~[Hq aOOkC&% 2. 系统参数 m0a <~ 9P)28\4 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。 KJLC2, rDEdMT
[3~mil3rO ;LhNz ()b 3. 说明:平面波(参考) +J+[fbqX o=}vK[0u 采用单色平面光源用于计算和测试。 /+p]VHP\ ]rY3bG'&
^gu; SR<*yO 4. 说明:双线钠灯光源 tnn,lWu| g3h:oQCS ?04$1n: 为了增强光谱仪的光谱分辨率,对钠灯的双波长特性进行研究。 8#_"WzDw 双波长通过旋转轨道的相互作用分离,表现为具有515GHz频率差异(波长差为0.6nm)。 yaw33/iN 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 x392uS$# 7XDze(O5
Y;B#_}yF fN-y8 5. 说明:抛物反射镜 q]}1/JZS Qt
VZ)777 W4ygJL7 6 利用抛物面反射镜以避免球差。 H"n@=DMLm 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。 ,<cF<9h xtN=?WjVe0
q@6Je(H 4hLv"R.
D,<#pNO_ )`V__^ 6. 说明:闪耀光栅 i4p2]Nr
t ->0OqVQA )tB1jcI; 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 km[PbC
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 Do\YPo_Mr Cjn)`Q8
2TZ+R7B? !arTR.b\
i(pevu \~{b;$N} 7. Czerny-Turner 测量原理 S^/:O.X)c, &qP@WFl 通过光栅倾斜角的变化,入瞳的像可经过探测器孔径进行扫描。探测器可以评估光入射的能量。 zr1,A#BV \@eC^D2
;^cc-bLvF P: 3%#d~q 50Kv4a" 8. 光栅衍射效率 uJX(s6["= 320g!r UB7H`)C} VirtualLab的光栅组件可通过傅里叶模态法(FMM)对衍射级次进行严格的计算。 Pp9nilb_( 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 Pqc+p E 3个不同波长的不用的衍射效率的归一化强度:(可被测量系统的计算视为如此) 4[$D3,A } F; Nh7? =>Md>VM file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd rdY/QvP0= %w0Vf$ 9. Czerny-Turner系统的光路图设置 [L+VvO%cT G'\x9%
Q x]zz4jD nRL2Z5iO- 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 kl90w h+! 10. Czerny-Turner 系统的3D视图 ktMUTL(B HN j6Iw
oD=6D9c? V.8pxD5s 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)。 =C[2"Y4JK0 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 C*f3PB=H_ KW[Jft 应用示例详细内容 _H(:$=$Q
?V>\9?zb 仿真&结果 B,]:<1l~ lW8!_h"G`n 1. 结果:利用光线追迹分析 e[8AdE 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 #P''+$5, 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 \XUG-\$p (fYrb#]!y
Q:+cLl&;hB IRxFcLk file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd J|Xu]fg0 "
~X;u8m 2. 结果:通过虚拟屏的扫描 "++q.y 通过将光栅倾斜合适的角度以选择被探测的波长 (可通过光栅方程计算该角度)。 =`oQcIkz 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, TP5?%SlJ PilV5Gg 通过该功能给定波长,可以自动设置合适的倾斜角。因此,如为了仿真全谱段,参数运行必须指定波长。 9u->.O: p =?, dX
W,[b:[~v animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms -}W` s=uWBh3J 3. 衍射效率的评估 6a=Y_fma 为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 yM8<)6= 8O)!{gB
*Y@)t*
-a 比较经典场追迹和几何场追迹+可知,由于两者的差别较小,可忽略衍射效应。采用更快速的GFT+引擎用于后续研究。 )/:&i<Q: file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd =:!$'q: V=C@ocyZ 4. 结果:衍射级次的重叠 ^uy2qO4Yw 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。 s|1BqoE 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)。 t[.wx.y&0 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+C.2 ca 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) p=U/l#xO 光栅方程: A|D]e)/6+B N9M''H*VS iSZiJ4AUq V`n;W6Q17 rX*ATN 5. 结果:光谱分辨率 J01Y%W l{{wrU`
*$KUnd-T file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run YJ&K0%R /cy'% .! 6. 结果:分辨钠的双波段 es` A< 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 B~0L'8WzW iE|qU_2Y
UI*^$7z1 + Au6*hv3: 设置的光谱仪可以分辨双波长。 KXgC]IO~ C(7Y5\"P file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run xF+a.gAIb F=29"1 ._ 7. 总结 xz+Y 1fYT 模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 CTbz?Kn 1. 仿真 e$E~@{[1) 以光线追迹对单色仪核校。 T/_JXK>W 2. 研究 *hHy>(* 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。 Kzs]+Cl 3. 应用 fC2 应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 aN.t) DG}J 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。 vFK&63 扩展阅读 Z(S=2r. 1. 扩展阅读 PC_#kz 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 Y}bJN%M ;JcOm&d/hk 开始视频 z|Hc=AU8y - 光路图介绍 0`KB|=> - 参数运行介绍 cm8-L[>E - 参数优化介绍 &AMW?vO 其他测量系统示例: ]y'/7U+ - 马赫泽德干涉仪(MSY.0001)
?/_8zpW - 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) LiyEF&_u
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