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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
    iTi]D2jC  
    C5;=!B  
    e_6VPVa  
    一、光栅设计
    \v bU| a  
    参考文章中的参数进行设计: l@ vaupg  
    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。 dXgj  
    o*H j E  
    zJNiAc  
    D4%5T>^LW[  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 wS"[m>.{v  
    α1 = 24.8° dD@k{5  
    β1 = 41.3° 47s<xQy  
    θ1 = 33.1° 1ipfv-hb6  
    P]A>"-k  
    Vrl)[st!;I  
    设置系统参数: rnWU[U8%  
    • 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
    Z_{`$nW  
    z+5l: f  
    jO\29(_  
    FWqnlK#  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 '3B`4W,  
    4G;FpWQm  
    Htn'(Q  
    NQzpgf|h  
    二维图,对应镜头文件: uKF?UXc  
    ,Oojh;P_  
    '3S S%W  
    p?S:J`q  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 >&V?1!N"  
    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。 g'G%BX  
    vq yR aaMf  
    5&]|p'"W\  
    J9J[.6k8  
    二、前准直镜设计
    | _/D-m*  
    (as'(+B  
    • 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。
    sdP% Y<eAT  
    ~7aBli=  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: Ek\f x*Lz  
    J~7E8  
    V {R<R2h1  
    |}zvCD  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: idiJ|2T"G  
    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 yGl (QLk  
    Ezw(J[).C  
    '~i;g.n=}-  
    p] kpDx[9  
    &Npv~Iy  
    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。
    jR<yV  
    zh7#[#>t  
    ]eA<  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 ldcYw@KQ  
    7MIu-x|  
    ^/`:o}7K7  
    <4s$$Uw}6%  
    三. 后聚焦镜设计
    m[&]#K6  
    A-gNfXP,D  
    • 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。 9hG)9X4  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 W tF  
    • 使用4片元件提升像质 envu}4wU=e  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm yP2[!vYw  
    S%n5,vwE  
    5P_%Vp`B2  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: O)C y4[  
    ;8m_[gfw  
    pQr `$:ga  
    rQT@:$ )  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: H|>dF)%pj  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 l<  8RG@  
    4~-"k{Xt  
    v{4K$o  
    9Mo(3M  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: 5_";EED  
    wWm 1G)  
    vU Bk oC2Q  
    ]F5?>du@~  
    zp[Uh]-dMK  
    四、系统组合调整
    UP=0>jjbn:  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: \IY)2C<e  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 l +RT>jAmK  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 (!kOM% 3{  
    ~6!{\un   
    S8;Dk@rr(y  
    ws9F~LmLbr  
    使用如下绘图宏查看结果 j48cI3C  
    Bv,u kQ\CH  
    $/ ;:Xb=q  
    4eapR|#T  
    调整透镜的口径以补满光线,使用偏心的设置把镜头调整到正确的位置 j3|Ek  
    ]CyWL6 z  
    ZY-UQ4_|u  
    /NFv?~</k  
    5]cmDk  
    e$>.x< Eq  
    点列图
    td-2[Sy  
    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 LY}%|w  
    # JHicx\8l  
    :9H=D^J  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    HN,E+ dQ  
    k&|L"N|w  
    TV)bX  
    1<a+91*=e  
    UO^"<0u  
    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。 qPsf`nI7  
    r@L19d)J  
    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.   pk2OZ,14Mj  
    5D0O.v  
    [ 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。