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    [原创]SYNOPSYS 光学设计软件课程七十六:模拟透射式体全息光栅拉曼光谱仪分光系统设计 [复制链接]

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    离线小火龙果
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-07-17
    [{$0E=&0  
    &S]v+wF  
    ]5/U}Um  
    一、光栅设计
    /GGu` f  
    参考文章中的参数进行设计: BwD1}1jp  
    在 SYNOPSYS 中使用非寻常表面类型27的平面光栅,加上前后两片 N-BK7 的保护玻璃来模拟体相位全息光栅。 e]h'  
    5&= n  
    H%aLkV!J  
    vW3ZuB  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 %$| k3[4V  
    α1 = 24.8° 0EXNq*=EE  
    β1 = 41.3° Qpf]3  
    θ1 = 33.1° zAJUL  
    @8yFM%  
    hATy 3*4  
    设置系统参数: W[<":NX2  
    • 系统波段为800-1000nm,设置波长为1,0.905,0.8um
    • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
    • AFOCAL无焦模式
    • 光阑在表面1
    v*'\w#  
    ,5*xE\9G  
    Z]\^.x9S  
    (OQ @!R&  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 Z"Ni Y  
    #)}bUNc'  
    tdF[2@?+  
    RGI6W{\  
    二维图,对应镜头文件: F*:NKT d  
    QC,(rB  
    o{W]mr3D  
    ABmDSV5i  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 \RyA}P5 S  
    该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果,三种不同波长的光按照计算出的角度传播。 ?Zp!AV  
    @6'E8NFl  
    $OoN/^kv  
    tN> B$sv  
    二、前准直镜设计
    ;XQ lj?:  
    ~(^*?(Z  
    • 准直透镜出射光为平行光,对其倒置进行设计。
    • 入射光束直径=20mm,焦距取f=75mm,FN=3.75
    • 根据原设计,半视场角约为0.015
    • 输入 DSEARCH 宏并运行
    • 准直镜结构简单,两片元件基本可以满足。
    G$uOk?R#5c  
    UVUO}B@[S  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: v} ;qMceJ  
    0.+eF }'H  
    8lSn*;S,  
    aZGDtzNG5h  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: g_c)Ts(  
    使用默认生成的优化宏优化一次,同时控制厚度,输入 MRG 替换真实玻璃 _x1[$A,GuB  
    eE`1;13;  
    y$V)^-U>fw  
    U*"cf>dB(  
    ]Ja8i%LjOG  
    在镜头后方合适位置插入光栅的结构
    使用指令:
    INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
    再调整厚度间距。
    lA-!~SM v"  
    7qK0!fk5  
    9|A-oS  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 f<altz_\q  
    <;E[)tv  
     )\\V s>9  
    ,T*_mDVY  
    三. 后聚焦镜设计
    TM}'XZ&  
    gLMea:  
    • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示,FN=4.5。 fB,1s}3Hn  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 yx w27~  
    • 使用4片元件提升像质 $"{3yLg  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm B~g05`s  
    #Y>%Dr&  
    'Mx K}9  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: R:BBNzY}f  
    7h#faOP  
    'S4EKV]  
    /uXRZ  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: {F+M&+``  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 qTh='~m4[  
    \M"^Oe{Dy?  
    +[8Kl=]L  
    K[>@'P}y  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: xD= qU  
    X$|TN+Ub  
    Q}?N4kg  
    (GcKaUg8*  
    ~{,vg4L  
    四、系统组合调整
    cov#Z ux  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: Lr}b,  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 x1V2|~;p|  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 :{i$2\DH6  
    {[t"O u  
    'W?v.W &  
    VXc+Wm*W  
    使用如下绘图宏查看结果 P-OPv%jyi  
    Ei9_h  
    H (NT|  
    _95}ifSVm  
    调整透镜的口径以补满光线,使用偏心的设置把镜头调整到正确的位置 m,gy9$  
    60aKT:KLC_  
    q 5v?`c  
    bxhg*A  
    lKV\1(`  
    `zzKD2y  
    点列图
    h/ X5w4  
    查看不同波长的点列图。先输入所有波长M,比例20和用符号显示,在一张图里显示三种波长的点 Q%n{*py  
    =2nn "YVP  
    TI[UX16Tz1  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    l4mUx`!  
    j.;  
    bQdSX8: !R  
    "0'*q<8  
    ^YG7dd_  
    以上就是本次透射式体全息光栅拉曼光谱仪分光系统设计,所有宏文件和镜头文件可以评论区留言获取。 Hw?2XDv j  
    ;naq-%'Sg  
    参考文献:[1]何振磊,卢启鹏,丁海泉,高洪智.透射式体全息光栅拉曼光谱仪分光系统设计[2][J].激光与光电子学进展,2015,52(12):214-220.   %0NkIQ`C  
    XYb^C s;  
    [ 此帖被小火龙果在2024-07-17 11:46重新编辑 ]
     
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    离线落多余
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    只看该作者 1楼 发表于: 2024-12-11
    学习一下啊,不错
    离线寒夜
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    只看该作者 2楼 发表于: 2024-12-11
    挺不错的软件教程。