切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 1512阅读
    • 0回复

    [技术]Czerny-Turner单色仪&光谱仪的仿真 [复制链接]

    上一主题 下一主题
    离线infotek
     
    发帖
    6019
    光币
    24248
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-11-16
    测量系统(MSY.0003 v1.1) 7Ga'FT.F  
    r12e26_Ab  
    应用示例简述 3uuB/8  
    -+n? Q;  
    1.系统说明 D26A%[^O  
    Vr KFpFd  
    光源 gmCB4MO  
    — 平面波(单色)用作参考光源 Ym wb2]M  
    — 钠灯(具有钠的双重特性) :@,UPc-+  
     组件 nXW]9zC"/  
    — 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 ?Lem|zo  
     探测器 b/UjKNf@  
    — 功率 Lu[xoQ~I  
    — 视觉评估 txix =  
     建模/设计 pW5PF)([  
    光线追迹:初始系统概览 yb-/_{Y  
    — 几何场追迹+(GFT+): "uU[I,h  
     窄带单色仪系统的仿真 `cqZ;(^  
     为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 M(.]?+  
    8]&lUMaqVZ  
    2.系统说明 @l?2",  
    t_iZ\_8  
    Dl_SEf6b  
    S^ JUQx7  
    3.系统参数 HE*P0Y f=  
    C44*qiG.  
    EK}QjY[i  
    i; 3qMBVY~  
    6gD|QC~;  
    4.建模/设计结果 C72btS  
    C<hb{$@  
    Ts 3(,Y  
    `bEum3l\6]  
    总结 !gG\jC~n  
    b* o,re)Dj  
    模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 K9Bi2/N  
    1. 仿真 uH8`ipX  
    以光线追迹对单色仪核校。 mG+hLRTXP  
    2. 研究 OuU]A[r  
    应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 Zq>}SR  
    3. 应用 ppPzI,  
    应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 9Jp "E5Ql)  
    可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 uT{.\qHo  
    6T=zHFf~  
    应用示例详细内容 <=&7*8u0+  
    系统参数 :]-? l4(%  
    p> 4bj>Ql  
    1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 :@q9ll`6u  
    Czerny-Turner干涉仪是一种广泛用于光和样本的光谱研究。主要由两个球面或抛物面反射镜、两个光阑以及一个作为分光元件的光栅组成。 g bwg3$!9  
    me/ae{  
    7x :j4  
    .X(ocs$}  
    2. 系统参数 1@A*Jj[R%  
    parC~)b_  
    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。 ]<\; -i)  
     kn|z  
    ^9I^A!w=  
    kEs=N(  
    3. 说明:平面波(参考) Ue0Q| h  
    O"x/O#66  
     采用单色平面光源用于计算和测试。 {T[/B"QZG  
    T+|V;nP.  
    9@|X~z5E  
    hy|X(m  
    4. 说明:双线钠灯光源 cP MUu9du  
    B^G{k3]t  
    1MzOHE  
     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。 u(|k/~\  
     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)。 WS)u{ or  
     由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 mLn =SU{#  
    2_ HPsEx  
    $\@yH^hL  
    =xX\z\[A  
    5. 说明:抛物反射镜 ?OPAf4h  
    `;R|SyrX  
    id.W"5+  
     利用抛物面反射镜以避免球差。 Epm=&6zf  
     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。 v`$9;9  
    ^y"$k  
     ]=g |e  
    'E,Bl]8C5  
    '3@WF2a  
    d/OIc){tD  
    6. 说明:闪耀光栅 <~Tlx:  
    =}~h bPJM  
    gaJIc^O  
     采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 E$[\Fk}S  
     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 2JYt.HN  
    :=tPC A=  
    Z qg(\  
    b_ |  
    PaFJw5f  
    1XO*yZF  
    7. Czerny-Turner 测量原理 ?%h JZm;  
    8D:{05  
    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。 -$4%@Z  
    E#FyL>:.h  
    [@= [< _r  
    n]@+<TA<uA  
    }x1mpPND  
    8. 光栅衍射效率 hqY9\,.C  
    3HA$k[%7P  
    m!:7ur:Y  
     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。 \6Ze H  
     因此,每一个波长的效率可视为独立的。 va8V{q@t'  
     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) UG>OL2m>5  
    G1~|$X@@  
    v}]x>f  
    file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd ?Y'S /  
    z[S,hD\w  
    9. Czerny-Turner系统的光路图设置 ;NRT a*  
    5e,Dk0d  
    685o1c|  
    r<O^uz?Di  
     由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 *ma/_rjK  
    d #a  
    10. Czerny-Turner 系统的3D视图 \sC0om,  
    FV$= l %  
    WytCc>oL  
    fwAN9zs  
     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)。 %MP s}B  
     不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 &U xN.vl  
    ?/)5U}*M0T  
    应用示例详细内容 ;.W0Aa  
    Xt= &  
    仿真&结果 nHKEtKDd  
    }C7tlA8,7  
    1. 结果:利用光线追迹分析 =pcj{B{qa  
     首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 n/@/yJ<EFi  
     对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 B;;D(NH  
    \MtiLaI"  
    e|Sg?ocR  
    <\^X,,WtO  
    file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd |k/;.  
    Hs=!.tZ,  
    2. 结果:通过虚拟屏的扫描 |7`Vw Z  
     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)。 R~ w(]  
     采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, p!aeL}g`  
    BQS9q'u_  
     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。 4!k={Pd  
    : 6>H\  
    [k'Ph33c  
    animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms cfeX (0  
    DJQ]NY|  
    3. 衍射效率的评估 U-FA^c;  
    为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 &{]%=stI  
    3^Yk?kFE  
    Rc6 )v  
    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。 3Gp4%UT&  
    file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd LDBR4@V  
    Km <Wh=  
    4. 结果:衍射级次的重叠 m]-8?B1`Y  
     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。 iQ9#gPk_9  
     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)。 {my=Li<_H  
     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。 BXfaqYb;Q  
     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)VIbEy  
     光栅方程: @i{JqHU"  
    btOTDqG`a  
    @eT sS%f2  
    gs8L/veP  
    %UQ?k:aWp|  
    5. 结果:光谱分辨率 @6j*XF  
    W;N/Y3Lb  
    L|q<Bpz  
    file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run D} .t  
    /XSPVc<  
    6. 结果:分辨钠的双波段 <;6])  
     应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 L\Jl'r|  
       r0 X2cc  
    T?\CAk>  
    m|]^f;7z  
    设置的光谱仪可以分辨双波长。 BL8\p_U  
    jVA~]a  
    file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run YjX=@  
    sN C?o[9l!  
    7. 总结 ^mum5j  
    模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 AltE~D/4  
    1. 仿真 z$Nk\9wm  
    以光线追迹对单色仪核校。 ,#E5/'c`  
    2. 研究 *cf"l  
    应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 vfv5ex(  
    3. 应用 }=|ZEhtOp  
    应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 {cv;S2  
    可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 *.*:(7`  
    扩展阅读 .u*].As=  
    1. 扩展阅读 r\ %O$zu  
    以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 eurudl  
    kW!:bh  
     开始视频 m@,>d_|-K-  
    - 光路图介绍 r{Q< a  
    - 参数运行介绍 +z D'r5  
    - 参数优化介绍 2:N_c\Vi  
     其他测量系统示例: iTt=aQjd  
    - 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) |f:d72{Qr  
    - 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) - X_w&  
     
    分享到