切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • Zemax光学设计从入门到精通 光学设计仿真实验指导 Zemax光学设计实践基础(陈家璧) 光学设计与光学元件
    讯技光电:VirtualLab Fusion独家供应商 现代光学设计及应用(Zemax) CODE V,LightTools,RSoft,LucidShape 计算光学带来的成像革命(第2季)
    发帖 回复
    返回列表
    • 1243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
    科学家
     
    发帖
    6634
    光币
    27319
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-04-11
    测量系统(MSY.0003 v1.1) S]T71W<i  
    OmK0-fa/  
    应用示例简述 M{u7Ef  
     N0D5N(kH%  
    1.系统说明 Z$Ps_Ik  
     w U]8hkl?  
    光源 *WzPxQ_  
    — 平面波(单色)用作参考光源 ZFX}=?+  
    — 钠灯(具有钠的双重特性) T|oDJ]\J  
     组件 &SZAe/3+  
    — 光阑(狭缝)，抛物面反射镜，闪耀光栅 PMQ31f/zf  
     探测器 M>RLS/r>d  
    — 功率 {az LtTh  
    — 视觉评估 _6nza)OFH  
     建模/设计 h9c7P@29  
    — 光线追迹：初始系统概览 m^0*k|9+G  
    — 几何场追迹+(GFT+)： R 'mlKe x  
     窄带单色仪系统的仿真 _fj@40i M  
     为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 *"/BD=INv}  
    |QH )A  
    2.系统说明 :/Y4I)'  
    fB; o3!y  
     ^CDh! )  
    u4=ulgi  
    3.系统参数 8fWnKWbbjw  
    ^=cX L  
     /oM&29 jy  
    {;UBW7{  
    .d)H2X  
    4.建模/设计结果 WIwGw%_~  
     [.G~5%974  
    lQ.3_{"s  
     [nsTO5G$u  
    总结 [z} $G:s  
     uTrGb:^  
    模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 ^&c|z35F  
    1. 仿真 OHF:E44k  
    以光线追迹对单色仪核校。 7.^1I7O  
    2. 研究 EX3;|z@5;  
    应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 = U~\iJ  
    3. 应用 t9 id^  
    应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 9EZh~tdV[  
    可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 LTD;  
     ~]K<V h`  
    应用示例详细内容 +qF,XJ2  
    系统参数 P}p6{  
     K)8 m?sf/  
    1. 仿真任务：Czerny-Turner干涉仪 O~#OVFJ9=  
    Czerny-Turner干涉仪是一种广泛用于光和样本的光谱研究。主要由两个球面或抛物面反射镜、两个光阑以及一个作为分光元件的光栅组成。 <_Po/a!c3  
    fAR0GOI  
     U &W}c^#  
    z?_5fte`  
    2. 系统参数 T^ah'WmNw  
     p7)b@,  
    元件在1m范围内的距离与非常窄的入瞳孔径进行结合以确保单色仪/光谱仪的高光谱分辨率。 fNi_C"<  
    Uefw  
     VrRBwvp-K  
    ] yXrD`J!  
    3. 说明：平面波(参考) Riz!HtyR  
    9=^4p=1J  
     采用单色平面光源用于计算和测试。 @)wNINvD  
    G9\@&=  
     EabZ7zFoN  
    ,7Lu7Q  
    4. 说明：双线钠灯光源 fL1EQ)  
    nR~L$Wu5_a  
    G@n%P~  
     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。 W%7m3/d  
     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)。 [R[Suf  
     由于低气压灯的扩展发射区域，钠灯可视为平面波。 A|U_$!cLZ  
    wms8z  
     V0WFh=CM@  
    x-{awP  
    5. 说明：抛物反射镜 >;@hA*<  
    9Ic~F^  
    w,FOq?j^k  
     利用抛物面反射镜以避免球差。 @oL<Ioh  
     出于此目的，在VirtualLab库目录中选择离轴抛物面反射镜(楔形)组件。 XmoS$ /#"  
    ]LhNP}c  
    Z-+p+34ytq  
    8.Ty ,7Z  
     rx#\Dc}  
    ^m:?6y_uw  
    6. 说明：闪耀光栅 VXAgp6  
    U= PG0  
    !>+Na~eN  
     采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 9m fYB  
     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 B/CP/Pfb  
    ou@ P#:<B  
    o5FBqt  
    WV"{oED  
     LJMw-#61sj  
    [sY>ac  
    7. Czerny-Turner 测量原理 Gx GZxf*(  
     7Jm9,4]  
    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。 )LwB  
    m+Yj"RMx&  
     `_'I 9,.a  
    ^kMgjS}R  
    @BN cIJk9  
    8. 光栅衍射效率 BjR:#*<qD  
    r,x;q  
    +'x`rk  
     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。 'N0/;k0ax  
     因此，每一个波长的效率可视为独立的。 E0}jEl/{  
     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) <c6C+OWT,  
     BS#@ehdig  
    T%xB|^lf  
    file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd xXu/CGzG  
    <c{RY.1[  
    9. Czerny-Turner系统的光路图设置 56m|gZcC  
    e}e\*BL  
     j%KLp4J/e  
    ht S5<+Y  
     由于VirtualLab的相对位置系统，只设置了沿Z轴方向的距离。 *~|xj,md  
    A|Yq Bl  
    10. Czerny-Turner 系统的3D视图 Nze#u;  
    Px}#{fkS  
     M>~jLu0@  
    lV^sVN Z]  
     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)。 w8(qiU  
     不仅如此，距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 }9Z?UtS  
    VWG#v #o  
    应用示例详细内容 h2u> CXD  
     Mnaoh:z  
    仿真&结果 =1%3". "n@  
     1k\1U  
    1. 结果：利用光线追迹分析 M*E4:A9_M  
     首先，利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 XWbe|K!e  
     对于该分析，采用内嵌的光线追迹系统分析器。 #:3E.=  
    . c+RFX@0  
     Vcl"qz@Fj  
    oG5JJpLT  
    file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd ab' f:  
     lBL;aTzo  
    2. 结果：通过虚拟屏的扫描 o;\0xuM@  
     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)。 BRV /7ao="  
     采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度， 9QI\[lT&  
    yU*j{>%RsK  
     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。 HlY4%M5q/  
    7+j@0v\  
     !w98 [BE7  
    animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms L$@^EENS  
     ![:S~x1  
    3. 衍射效率的评估 +8Zt<snG  
    为选择合适的仿真引擎，必须考虑孔径衍射效应的影响。 7##nY3",^  
    t[F tIj6  
     GOa](oD}  
    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。 f 7et  
    file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd 6U7z8NV&[  
     bUp%87<*X  
    4. 结果：衍射级次的重叠 o'%F*>#v  
     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。 kte Dh7  
     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)。 klKAwCQ,  
     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。 OtF{=7  
     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) x"v5'EpL  
     光栅方程： _d]w)YMO  
     D_9&=a a'  
    Y+V*$73`  
    $ah, $B  
    1U~AupHE  
    5. 结果：光谱分辨率 Nj.(iBmr  
    McxJ C<  
     V@8 4Cb  
    file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run i,S%:0c7)  
     #2I[F  
    6. 结果：分辨钠的双波段 V_~}7~ I  
     应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 4G@vO {$  
       <=cj)  
    "(/|[7D)  
     ,^,Vq]$3  
    设置的光谱仪可以分辨双波长。 L1Fn;nR  
    2ADUJ  
    file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run dj?.Hc7od  
    2#*Bw=  
    7. 总结 .ymR%X_k  
    模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 ?;|$R   
    1. 仿真 CTR|b}!  
    以光线追迹对单色仪核校。 Vs8os+  
    2. 研究 c"H4/,F  
    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。 EFf<| v  
    3. 应用 )(\5Wk9(  
    应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 =9YyUAJZ  
    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。 aAu upPu  
    扩展阅读 `wB(J%w  
    1. 扩展阅读 68Wm=j.m  
    以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 p."pI Bd  
    Z=R>7~H  
     开始视频 ')bx1gc(?  
    - 光路图介绍 t{!}^{ "5  
    - 参数运行介绍 27t:-O  
    - 参数优化介绍 [_L:.,]g8  
     其他测量系统示例： N ^h,[  
    - 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) ;{q7rsE  
    - 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) O<iE,PN)  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表