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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:=s99  
    Ao?H.=#y  
    Z1^S;#v  
    一、光栅设计
    fv<($[0  
    参考文章中的参数进行设计: 9Tjvc!4_b  
    在 SYNOPSYS 中使用非寻常表面类型27的平面光栅,加上前后两片 N-BK7 的保护玻璃来模拟体相位全息光栅。 @f{)]I +f  
    hvZW~ =75  
    -$[=AqJXp;  
    I:AlM ?  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 '<4OA!,^)  
    α1 = 24.8° }JrM!'  
    β1 = 41.3° ~mmI] pC  
    θ1 = 33.1° 4.CLTy3W  
    3lA<{m;V  
    B\Rq0N]' M  
    设置系统参数: kpK: @  
    • 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
    F;`of  
    <f{m=Dc  
    }Ct_i'Ow  
    wQ(ME7 t  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 <[l2]"Q  
    h/eKVRGs"  
    ~>s^/`|?  
    #r:J,D6*  
    二维图,对应镜头文件: NoZz3*j=  
    l|j&w[c[Q0  
    ~''qd\.f$  
    _Ndy;MQ  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 V,|9$A;  
    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。 j!m~ :D  
    K& 2p<\2  
    ^x:4%%Q]l  
    N-K.#5  
    二、前准直镜设计
    $T]1<3\G  
    |~v($c  
    • 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。
    fgTvwO Sk  
    %#ms`"H  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: E62VuX  
    R/<  /g=  
    P]r"E  
    B:+}^=  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: My_fm?n  
    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 @YWfq$23  
    9c#9KCmc  
    3=sA]j-+(  
    V/>SjUNq  
    sy/J+==  
    在镜头后方合适位置插入光栅的结构
    使用指令:
    INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
    再调整厚度间距。
    CcAsJX~_  
    |]r# IpVf  
    *M- .Vor?R  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 rv|k8  
    ^b>E_u  
    rw_&t>Ri;  
    /x-Ja[kL  
    三. 后聚焦镜设计
    YVu8/D@ o  
    !i}G>*XH,  
    • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示,FN=4.5。 EsA^P2?_+  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 n'4D;4  
    • 使用4片元件提升像质 #8nF8J< 4  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm },[S9I`p  
    % k$+t  
    i&.F}bEi  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: kFD-  
    >{Lfrc1  
    &sx/qS#,VL  
    T']*h8  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: Arfq  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 R&PQ[Xc  
    0SvPyf%AC  
    |nU:  
    _eO+O=j_x  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: PMXnupt  
    f()^^+  
    UPN2p&gM  
    BIV]4vl-&  
    *p.ELI1IC  
    四、系统组合调整
    o L6[i'H|  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: n!HFHy2  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 `yuD/-j  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 fjp>FVv3  
    {6/%w,{,  
    8'g/WZY~~  
    IFpmf0;^  
    使用如下绘图宏查看结果 1Rp|*>  
    V!FzVl=G  
    2$1rS}}  
    O]{H2&k@  
    调整透镜的口径以补满光线,使用偏心的设置把镜头调整到正确的位置 %$sWNn  
    | G%MiYd  
    mYt(`S*q  
    Y>%A*|U%  
    UK& E#i  
    [d dEt  
    点列图
    \dufKeiS&a  
    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 HJg)c;u/2;  
    hb? |fi  
     -U*XA  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    LGod"8~U  
    kN>d5q9b%X  
    rt~X (S  
    RJtSHiM2  
    Oa@X! \  
    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。 U35}0NT _  
    deu+ i  
    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.   {bc<0  
    #3/l4`/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。