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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
    GD<pqm`vVY  
    S%7%@Qs"%  
    g?9%_&/})A  
    一、光栅设计
    W C3b_ia  
    参考文章中的参数进行设计: oI9-jW  
    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。 &\Yd)#B/  
    fj[tm  
    [zhcb+^5l  
    D,SL_*r{  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 fVxRK\a\\  
    α1 = 24.8° l`vr({A  
    β1 = 41.3° P"k,[ZQ  
    θ1 = 33.1° \2AXW@xE  
    4.'KT;[_1/  
    etL)T":XV  
    设置系统参数: Yd$64d7,h  
    • 系统波段为800-1000nm,设置波长为1,0.905,0.8um
    • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
    • AFOCAL无焦模式
    • 光阑在表面1
    n4G53+y'  
    \?NT,t=3J  
    l( ?Yx  
    @-BgPDi.Z  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 "dBCS  
    AK5$>Pkvk  
    Wg5i#6y8w  
    {#%;HqP  
    二维图,对应镜头文件: .E0*lem'hE  
    P8;f^3V(+/  
    !GBGC|avE  
    -I{J]L$S #  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 ^<nN~@j  
    该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果,三种不同波长的光按照计算出的角度传播。  eZ +uW0  
    Y^CbpG&-vC  
    bHH=MLZR:  
     P7 p'j  
    二、前准直镜设计
    91bJ7%  
    da53XEF&  
    • 准直透镜出射光为平行光,对其倒置进行设计。
    • 入射光束直径=20mm,焦距取f=75mm,FN=3.75
    • 根据原设计,半视场角约为0.015
    • 输入 DSEARCH 宏并运行
    • 准直镜结构简单,两片元件基本可以满足。
    0 ;ov^]  
    m#(ve1E  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: Ow7I`#P  
    rFR2c?j8  
    _\2^s&iJh  
    *oz=k  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: QTjOLK$e$  
    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 |A@Gch fd  
    rCO:39L-  
    05m/iQ  
    b3!,r\9V  
    2 -M]!x)  
    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。
    UT7".1H  
    IWcYa.=tZ  
    me`( J y<  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 ~+Da`Wp  
    #%g~fh  
    rKys:is  
    xj!_]XJ^w  
    三. 后聚焦镜设计
    er0ClvB  
    CfnRcnms  
    • 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。 e/h7x\Z  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 [ {B1~D-  
    • 使用4片元件提升像质 tr\Vr;zd  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm c{t[iXDG  
    X*'-^WM6  
    _"`U.!3*  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: '3@WF2a  
    uz+b  
    <~Tlx:  
    L%.GKANM  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: :B'}#;8_  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 Lay+)S.ta[  
    B$)6X  
    :22IY> p  
    ZR'q.y[k)  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: Tl3{)(ezx  
    :[N[D#/z  
    Q(KLx)  
    z,oqYU\:  
    >9g`9hB  
    四、系统组合调整
    e+F5FAMR68  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: RfB""b8]=  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 K5)G+Id*  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 yX(6C]D  
    l%A~3  
    q'?:{k$%  
    OI.2CF  
    使用如下绘图宏查看结果 (r.{v@h,dV  
    p\8cl/~  
    _rqOzE)  
    7 v<$l  
    调整透镜的口径以补满光线,使用偏心的设置把镜头调整到正确的位置 GfU+'k;9  
    5@Q4[+5&_  
    !DCJ2h%E[_  
    L/GM~*Xp(O  
    `R ^g[0 w'  
    lq_W;L  
    点列图
    =D4EPfQn1  
    查看不同波长的点列图。先输入所有波长M,比例20和用符号显示,在一张图里显示三种波长的点 y+?tUSPP  
    2`vCQV  
    "=<l Pi  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    !o4xI?  
    xM;gF2  
    "ngYh]Git$  
    ('uYA&9  
    ]+ ':=&+:  
    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。 RQU5T 2,  
    5! Z+2Cu]  
    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.   AEnS_Q  
    B:z-?u#B  
    [ 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。