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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
    cOSUe_S0w[  
    ;-59#S&?tB  
    &0'BCT  
    一、光栅设计
    yfj<P/aA+  
    参考文章中的参数进行设计: ]'{<O3:7  
    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。 Lq:Z='Kc  
    tlE+G@|^  
    :^K|u^_>P  
    }0:=)e  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 j:g/[_0s  
    α1 = 24.8° r>V go):s  
    β1 = 41.3° rLVS#M#&e>  
    θ1 = 33.1° I/c* ?  
    <Fi/!  
    c}QjKJ-c  
    设置系统参数: {=TD^>?  
    • 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
    _|3n h;-m  
    UhNeY{6  
    ^XV$J-  
    "!2Fy-Y  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 }2}hH0R  
    h/d&P  
    J*.qiUAgW  
    D+tn<\LF  
    二维图,对应镜头文件: -Y D6  
    ;L|%H/SH  
    (V*ggii@  
    tR1 kn&w  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 H13|bM<  
    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。 !RV}dhI  
    1 Nv_;p.{  
    : -OHD#>%  
    |dXmg13( -  
    二、前准直镜设计
    ZhW>H  
    _&P![o)x  
    • 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。
    $w{#o E  
    G0^NkH,k  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: k/Z}nz   
    .Um.dXBYU  
    .7" f~%&oP  
    z6\Y& {  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: C,.$g>)MZK  
    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 0Db#W6*^  
    Iq MXd K|  
    |oa 9 g2  
    - 3kg,=HU;  
    52=?! JM  
    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。
    lIz"mk  
    1-4W4"#  
    *22}b.)  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 wj /OYnMw  
    4$C:r&K  
    UT%^!@u  
    qhc3 oRe  
    三. 后聚焦镜设计
    5#~u U  
    H1]G<N3  
    • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示,FN=4.5。 (=,p"3^  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 VU9w2/cM  
    • 使用4片元件提升像质 s%GhjWZS  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm CNQ>J`4  
    BNL Q]  
    pbt/i+!  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: va[@XGaC3  
    X H,1\J-S  
    dX?8@uzu  
    8wMu^3r  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: T_i]y4dg  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 8K=sx @l  
    x8+W9i0[1  
    eX;C.[&7;8  
    fL>>hBCqC  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: x8|sdZFxo  
    NBU[>P  
    v2][gn+58  
    ~ (I'm[  
    &;I=*B~kE$  
    四、系统组合调整
    [oqb@J2  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: vau0Jn%=ck  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 {@ ygq-TZ  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 '[g@A>xDvW  
    dz3chy,3  
    ] ;" blB  
    /Sy:/BQ  
    使用如下绘图宏查看结果 KG=h!]Meq  
    qn=~4rg]R  
    G;Jqby8d  
    HY|=Z\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 aAJ'0xnj  
    no ).70K  
    HuzHXn)  
    K)=<hL  
    h' #C$i  
    9[31EiT  
    点列图
    4AA3D!$  
    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 `IN/1=]5  
    rRgP/E#_  
    C^2J<  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    xd }g1c  
    8Evon&G59  
    x"7`,W  
    :jo !Yi  
    <? h`  
    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。 `q":i>FP2  
    JzI/kH~  
    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.   y{{7)G  
    Bg3`w__l;  
    [ 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。