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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
    X9'xn 0n;  
    dE>v\0 3!8  
    0&`}EXe<f  
    一、光栅设计
    oofFrAaT  
    参考文章中的参数进行设计: ;]h.m)~|  
    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。 ez0\bym  
    v7@H\x*  
    !b%,'fy)  
    96W4 c]NT  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 u[t>Tg2R  
    α1 = 24.8° Tcs3>lJ}   
    β1 = 41.3° *IlQ5+3I  
    θ1 = 33.1° dy_.(r5[L]  
    aBCOGtf  
    hCLk#_  
    设置系统参数: a R#Cot  
    • 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
    # J.u  
    #D:RhqjK  
    70<K .T<b  
    4 ? {*(  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 ,iOZ |  
    zZYHc?Z  
    pSrsp r  
    &9h  
    二维图,对应镜头文件: B_@7IbB  
    YnxU(v'\  
    ork|yj/A  
    K|~AA"I;  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 g!`BXmW  
    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。 !'PlDGD  
    LO>8 j:  
    I:/4t^%  
    *08+\ed"#  
    二、前准直镜设计
    5xv,!/@  
    VLd=" ~  
    • 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。
    3dU#Ueu  
    MVuP |&:n  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: (6[Wr}SW5  
    (lWKy9eTy`  
    d:3= 1x  
    {9:hg9;E*  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: A xR\ ned  
    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 P59uALi  
    M[vCpa  
    9>zDJx  
    }Y$VB%&Hy  
    HqDa2q4  
    在镜头后方合适位置插入光栅的结构
    使用指令:
    INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
    再调整厚度间距。
    +ks$UvtY  
    ,m"l\jP  
    o7QK8#  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 PJ6$);9}6  
    R''Sfz>8  
    xF^r`  
    ep`/:iYW  
    三. 后聚焦镜设计
    X{|k<^:  
    1[# =,  
    • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示,FN=4.5。 ]d~MEa9Y|  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 #m_\1&g  
    • 使用4片元件提升像质 ;9Hz{ej  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm p?KCVvx$  
    *ig5Q(b*N  
    ~EPjZ3 ?  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: ;p.j  
    I>8 Bc  
    > d)|r  
    q2D`1nT  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: <|wmjW/ D  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 @)06\ h  
    }" g@E-]N  
    bv_AJ4gS  
    =I{S;md  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: @D2`*C9  
    vatx+)  
    C=M?  
    mrX}\p   
    I  *1#  
    四、系统组合调整
    X{4xm,B/  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: 1. xw'i  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 WJP`0f3  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 #0xm3rFy4  
    ;Ce 2d+K  
    V}p*HB@:  
    C3^X1F0  
    使用如下绘图宏查看结果 $d5&~I  
    )bF)RL Z  
    -_:JQ  
     \q|e8k4p  
    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 _zAc 5rS  
    b 49|4   
    3Ro7M=]  
    REeD?u j  
    HP1X\h!Ke  
    {"Y]/6  
    点列图
    ntd ":BKi  
    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 #IcT @(  
    >0[qi1  
    GIJV;7~  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    %@)U/G6s}  
    p=je"{  
    Y>c5:F;  
    uBV^nUjS"m  
    Bx_8@+  
    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。 K .c6Rg  
    9~*_(yjF  
    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.   jnx+wcd  
    GN8`xR{J*  
    [ 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。