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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
    q-}q rg  
    ]2Zl\}GwY  
    vq=nG]cE)  
    一、光栅设计
    *> LA30R*v  
    参考文章中的参数进行设计: 4SlEc|'7@  
    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。 @Jr:+|v3B  
    7Ji|x{``  
    O%}?DiSl  
    juIi-*R!  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 _Oc5g5_{  
    α1 = 24.8° _Fkz^B*  
    β1 = 41.3° Kjzo>fIC{  
    θ1 = 33.1° :J6 xYy$  
    lu vrvm  
    O3 NI  
    设置系统参数: #83`T&Xw*  
    • 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
    )xm[mvt  
    JCFiKt9n  
    <<w*_GM  
    _xY dnTEl  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 }ff+RGxLIG  
    5Q7Z$A1a 9  
    YxowArV}uz  
    M47t(9krV  
    二维图,对应镜头文件: 4]G J+a  
    l$Y*ii  
    w#}[=jy  
    duQ ,6  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 u43W.4H13  
    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。 N2 4J!L  
    O#Ma Z.=  
    \?tE,\Ln  
    i+90##4<?  
    二、前准直镜设计
    7D&O5Z=%+  
    Y]VLouzl  
    • 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。
    pF/s5z  
    iVT)V>Up  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: &8\6%C  
    2Y>#FEW/  
    Y[!s:3\f  
    { k>T*/  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: []:&WA 9N  
    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 ]$~\GE^  
    0@yw#.j  
    +?)R}\\  
    (1e,9!?  
    l#IN)">1  
    在镜头后方合适位置插入光栅的结构
    使用指令:
    INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
    再调整厚度间距。
    dk/f_m  
    = IJ}b=:  
    4OeH}@a  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 [nA1WFfM  
    1 R,SA:L$  
    ?t)Mt]("  
    0oQJ}8t  
    三. 后聚焦镜设计
    [2{2w68D!  
    DGbEQiX$\  
    • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示,FN=4.5。 I= 2jQ>$Q  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 .;F%k,!v  
    • 使用4片元件提升像质 ZZM;%i-B  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm IY hwFw 5O  
    _1G;!eO  
    tH=jaFJ   
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: \NZ@>on  
    a$K6b5`>Rs  
    [}I|tb>Pg  
    n"w>Y)C(X)  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: "m > BE  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 MFn\[J`Ra  
    ioBYxbY`  
    ~p?D[]h  
    3/y"kl:< -  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: !Qq~lAJO;  
    ;#L]7ZY9:-  
    Vkf c&+  
    Th X6e  
    O{p7I&  
    四、系统组合调整
    [>LO'}%  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: }Te+Rv7{E  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9  Q!5W x  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 xFcW%m>9C  
    D+u\ORj  
    5/R ~<z  
    yU>ucuF  
    使用如下绘图宏查看结果 q'9;  
    H#M;TjR  
    ^HU>fkSk  
    WDI3*  
    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 m2HO .ljc  
    Y()ZM  
    =zR9^k  
    @~&|BvK% \  
    &14xYpD<  
    GL _hRu  
    点列图
    F$ckW'V  
    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 >,.\`.0  
    Bjh8uW G  
    +i[@+`  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    /8 y v8  
    ZFtJoGaR  
    <E:_9#Z0sc  
    Qb7&S5m  
     /i   
    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。 ?4#  
    "MD 6<H  
    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.   MwX8FYF D  
    e0]#vqdO  
    [ 此帖被小火龙果在2024-07-17 11:46重新编辑 ]
     
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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。