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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 正序阅读 楼主  发表于: 2024-07-17
    :7Rs$ -*Uk  
    swG^L$r`  
    >NB}Bc  
    一、光栅设计
    a\vf{2  
    参考文章中的参数进行设计: G#5Cyu<r!  
    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。 -QIcBzw;q  
    /}2 bsiJT  
    3k;U#H  
    NUH;GMj,,  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 C-qsyJgZy  
    α1 = 24.8° h@Ea$1'e,  
    β1 = 41.3° 7t5X  
    θ1 = 33.1° Y@KZ:0<  
    z A&0H  
    Cd'P  
    设置系统参数: p$f#W  
    • 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
    POH >!lHu  
    & /-@R|  
    ~0ZEnejy  
    H; TmG<S  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 cLr? B;FS  
    HCHP15otfe  
    z"}k\B-5  
    ;07!^#:L=Q  
    二维图,对应镜头文件: {,IWjt &>  
    ol!o8M%Q  
    kSU5  }  
    `"AjbCL  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 |GK [I  
    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。 :1_hQeq  
    :FG}k Y  
    XYod>[.x  
    bQXxb(^  
    二、前准直镜设计
    E|97zc  
    (&x~pv"+  
    • 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。
    6;n^/3*#  
    kUP[&/Lc  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: ,z1# |Y  
    :U)e 8  
    ivoPl~)J  
    ^l$(-#'y  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: /lr RbZ  
    使用默认生成的优化宏优化一次,同时控制厚度,输入 MRG 替换真实玻璃 C| Mh<,~ E  
    f@LUp^Z/v  
    T:)>Tcv}:  
    T d;e\s/]  
    zNE!m:s  
    在镜头后方合适位置插入光栅的结构
    使用指令:
    INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
    再调整厚度间距。
    #> CN,eiZ  
    Maa5a  
    wW%I < M  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 v[Q)cqj/  
    l06 q1M 3  
    ykM#EyN  
    4 T^M@+&|  
    三. 后聚焦镜设计
    @lTUag'U0  
    7y[B[$P  
    • 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。 +D h=D*  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 g!~j Wn?A  
    • 使用4片元件提升像质 >F+:ej  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm T&R`s+7  
    a@8knJ|  
    +uT=Wb \  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: 66|lQE&n  
    Fn[~5/  
     vo::y"  
    qL'3MY.!  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: 0I#<-9&d-  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 _Jp_TvP>  
    jV<LmVcZY  
    }s)Z:6;(,q  
    8p5'}Lq  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: iEU(1?m2-  
    Q1jyetk~I  
    .s!:p pwl  
    Fj]S8wI  
    RF;N]A?*  
    四、系统组合调整
    JHQ8o5bEQp  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: IK W!P1  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 Ee|@l3)  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 ^M80 F7  
    r! M2H {  
    fk"{G>&8  
    8odVdivh  
    使用如下绘图宏查看结果 nuCK7X  
    \;?\@vo<  
    <pE G8_{}  
    G` 8j ^H,  
    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 Gg!))I+  
    h)<R#xw  
    )R|7> 97  
    fC-^[Af)  
    V\G>e{  
    r zvX~B6  
    点列图
    {10ms_s  
    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 va<+)b\  
    _ 4W#6!  
    :D,YR(])  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    3Yf$WE8#l  
    yp4G"\hN9  
    ry T8*}o  
    Wp]EaYt2D  
    OM.^>=  
    以上就是本次透射式体全息光栅拉曼光谱仪分光系统设计,所有宏文件和镜头文件可以评论区留言获取。 PWmz7*/  
    v]J# SlF  
    参考文献:[1]何振磊,卢启鹏,丁海泉,高洪智.透射式体全息光栅拉曼光谱仪分光系统设计[2][J].激光与光电子学进展,2015,52(12):214-220.   U=t'>;(g  
    RasoOj$  
    [ 此帖被小火龙果在2024-07-17 11:46重新编辑 ]
     
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    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。
    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