切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • ZEMAX光学系统设计实战 Zemax光学设计从基础到实践 成像衍射光学元件设计及应用 现代光学与光子学技术
    讯技光电:VirtualLab Fusion独家供应商 微小光学与微透镜阵列 光学设计与光学元件 计算光学带来的成像革命
    发帖 回复
    返回列表
    • 1152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
    在线infotek
    科学家
     
    发帖
    5302
    光币
    20742
    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) $!9U\Au>2  
    jbS@6 * _  
    应用示例简述 yO7H!}y_  
     nw/g[/<;  
    1.系统说明 >Um(gbG  
     N<<wg{QO  
    光源 n Yx[9HN  
    — 平面波(单色)用作参考光源 U9`Co&Z2  
    — 钠灯(具有钠的双重特性) +0[H`5-^  
     组件 kK}?NKqT  
    — 光阑(狭缝)，抛物面反射镜，闪耀光栅 TxQsi"0c  
     探测器 @*xP A  
    — 功率 &?QKWxN  
    — 视觉评估 :^?-bppYW  
     建模/设计 h~sTi  
    — 光线追迹：初始系统概览 Z<d=v3q  
    — 几何场追迹+(GFT+)： .R` _"7  
     窄带单色仪系统的仿真 nnRb   
     为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 [^a7l$fmi  
    }KUK|p5  
    2.系统说明 j-J/yhWO&  
    )UU`uzU;u  
     \bF<f02P  
    #s\yO~F-  
    3.系统参数 qm_r~j  
    ux^rF  
     =jm\8sl~~  
    Y]6d Yq{k  
    ?Mo)&,__  
    4.建模/设计结果 w$&;s<0  
     mnZfk  
    b (H J|  
     y]R+/  
    总结 e@O]c "  
     eW<NDI&b  
    模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 Zp{K_ec{  
    1. 仿真 &$T7eOiZ  
    以光线追迹对单色仪核校。 Xajt][  
    2. 研究 KIY`3Fl09  
    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。 um/F:rp  
    3. 应用 EFtn !T  
    应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 mmjWLrhlu  
    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。 N@X6Z!EO  
     zI ^:{]p  
    应用示例详细内容 G 9 &,`  
    系统参数 4yTgH0(T  
     Ed0}$ b  
    1. 仿真任务：Czerny-Turner干涉仪 8.wtv5eZ  
    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。 mg._c  
    =s.0 f:(  
     vY4}vHH2  
    LrdED[Z  
    2. 系统参数 ryz NM3  
     .*"KCQGOgM  
    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`Y{.>[H[  
    :>ca).cjac  
     A[fTpS~~%  
    FD%OG6db];  
    3. 说明：平面波(参考) 4;32 f`  
    WCqa[=v)t  
     采用单色平面光源用于计算和测试。 7;.Iat9gMf  
    :! $+dr(d  
     ^g2Vz4u  
    -+2A@kmEJ  
    4. 说明：双线钠灯光源 <f)T*E^5%  
    #_3ZF"[zq  
    B )\;Ja  
     为了增强光谱仪的光谱分辨率，对钠灯的双波长特性进行研究。 qOQ8a:]?  
     双波长通过旋转轨道的相互作用分离，表现为具有515GHz频率差异(波长差为0.6nm)。 h{\S'8  
     由于低气压灯的扩展发射区域，钠灯可视为平面波。 aS>cXJ;=  
    >bmdu \j5R  
     i;qij[W.z  
    1x##b [LC  
    5. 说明：抛物反射镜 KT(v'KE 1  
    dqgr98  
    b ettOg  
     利用抛物面反射镜以避免球差。 c% wztP;L  
     出于此目的，在VirtualLab库目录中选择离轴抛物面反射镜(楔形)组件。 eMn'z]M&]  
    j-i>Jd7  
    S5H}   
    C(>g4.-p8  
     T~ XKV`LQ  
    `|92!Ej  
    6. 说明：闪耀光栅 TZg1,Z  
    5D7k[+6  
    T^$`Z.  
     采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 Wi\k&V.mE  
     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 \j.l1O  
    >lJTS t5{  
    K0I.3| 6C  
    f\RTO63|O  
     d mTZEO  
    ?-0, x|ul  
    7. Czerny-Turner 测量原理 96; gzG@1!  
     Cd6th F)  
    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。 @S5HMJ2=  
    #l9sQ-1Q  
      Bw+ ?MdS  
    tU!Yg"4Q  
    4OAR ["f  
    8. 光栅衍射效率 XW2ZQMos1  
    23'<R i  
    "|,KXv')  
     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。 $i!r> .Jo  
     因此，每一个波长的效率可视为独立的。 f?16%Rk<  
     3个不同波长的不用的衍射效率的归一化强度：(可被测量系统的计算视为如此) f1U8 b*F<  
     Ff =%eg]  
    J5<1 6}*  
    file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd dd +lQJ c  
    BbL]0i  
    9. Czerny-Turner系统的光路图设置 CQ{{J{pU"  
    HvZSkq^  
     2r+nr  
    Oi@|4mo  
     由于VirtualLab的相对位置系统，只设置了沿Z轴方向的距离。 *p\fb7Pu_3  
    B:cQsaty  
    10. Czerny-Turner 系统的3D视图 )>"Ky  
    ]!jfrj  
     ofI,[z3  
     B"5xs  
     增大平面波光源和孔径的距离仅是为了更清晰的显示3D视图(可在光路编辑器中实现)。 Oc.8d<  
     不仅如此，距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 qM2m!  
    PJ<qqA`!  
    应用示例详细内容 ~*^o[~x]\  
     >@-. rkd(  
    仿真&结果 ,iZKw8]f  
     :hWG:`  
    1. 结果：利用光线追迹分析 _[l&{,  
     首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 {%&04yq+  
     对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 zYWVz3l  
    bTAY5\wB  
     Yn?Xo_Y  
    ]ab q$Y'  
    file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd *Utx0Me  
     qwn EVjf  
    2. 结果：通过虚拟屏的扫描 [a~@6*=  
     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)。 4N3O<)C)@  
     采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度， pbwOma2  
    &t!f dti  
     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。 RjrQDh|((  
    $GhL-sqm  
     @$%.iQ7A;  
    animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms >f1fvv6  
     vD/l`Ib:  
    3. 衍射效率的评估 C58B(Ndo  
    为选择合适的仿真引擎，必须考虑孔径衍射效应的影响。 \TDn q!)?  
    Ri::Ek3qu  
     nT}i&t!q8@  
    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。 p=i6~   
    file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd =`C K`x  
     $j@P 8<M7  
    4. 结果：衍射级次的重叠 o,0 Z^"|  
     因为光栅用于分离多谱段(如可见光)，所以不同衍射级次可能发生重叠。 LFYSur8  
     VirtualLab的光栅组件可以计算所有期望的衍射级次(包括利用傅里叶模态法计算衍射效率)。 9d=\BBNZ  
     0级衍射并不分散，但2级衍射相对于1级衍射表现出较大的发散角。 \-[ >bsg  
     通过光栅参数和光栅方程的计算可发现重叠为760nm(1级)和380nm(2级) YZ<5-C  
     光栅方程： n 1^h;2gz  
     G"Ey%Q2K  
    m<*+^JN  
    2jkma :$'  
    4((p?jb C  
    5. 结果：光谱分辨率 NMrf I0tbG  
    #~w~k+E4  
     {CTJX2&  
    file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run <1_3`t  
     H_1&>@ 3  
    6. 结果：分辨钠的双波段 3e\IRF xzb  
     应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 hwi_=-SL  
       0| =y#`;,Z  
    /{I-gjovy  
     C?<-`$0  
    设置的光谱仪可以分辨双波长。 x7jFYC  
    :TV`uUE  
    file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run I'2I'x\M  
    #)S&Z><<  
    7. 总结 ^.~e  
    模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 fy&u[Jd{  
    1. 仿真 ztp2j%'  
    以光线追迹对单色仪核校。 6UqDpL7^U  
    2. 研究 A2P.5EN  
    应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 0]nveC$  
    3. 应用 ZcTjOy?  
    应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 .O&YdUo  
    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。 taO(\FOm  
    扩展阅读 Y^8'P /A  
    1. 扩展阅读 "Rtt~["%  
    以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 :j/sTO=  
    jL'R4z  
     开始视频 ;Uy}(  
    - 光路图介绍 MvaX>n !o  
    - 参数运行介绍 n(SeJk%>9  
    - 参数优化介绍 lB#7j  
     其他测量系统示例： s<3M_mt  
    - 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) O+=}x]q*y  
    - 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) { qCFd  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表