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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
    <_>.!9q  
    >6IXuq  
    _HLC>pH~#  
    一、光栅设计
    #n=A)#'my  
    参考文章中的参数进行设计: TZ:34\u   
    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。 A3z/Bz4]:#  
    nW~$ (Qnd  
    )`mbf|,&t{  
    J"5jy$30'$  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 ENO? ;  
    α1 = 24.8° wZ$ tJQO  
    β1 = 41.3° abL/Y23 "  
    θ1 = 33.1° RZW$!tyI=  
    amMjuyW  
    :fRmUAK%  
    设置系统参数: 6k:y$,w  
    • 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
    ob)Q,;8R  
    ;*W=c   
    0r0c|*[+4z  
    hHCzj*5  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 \Bt =bu>Z  
    l<W*/}3  
    Q! Kn|mnN  
    ax4*xxU  
    二维图,对应镜头文件: s fyBw  
    3R'.}^RN  
    |3S'8Oe CI  
    ZH_FA  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 "\4]X"3<+  
    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。 ~B<97x(X  
    y!SF/i?Py  
    =Na/3\^WP  
    nDyvX1]  
    二、前准直镜设计
    >vHH  
    T_uNF8Bh  
    • 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。
    3b+7^0frY#  
    4g>1G qv6  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: &}>|5>cJu  
    tB GkRd!  
    (~=Qufy  
    |^Y*~d<H  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: Hr /W6C  
    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 hN& yc  
    *4-r`k|@>/  
    m &9)'o  
    :-$cdZ3E  
    /z/hUa  
    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。
    '&N: S-  
    tceIA8d6  
    W"W@WG9X0  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 BHF{-z  
    \H,V 9!B  
    9@( O\xr  
    's=Q.s  
    三. 后聚焦镜设计
    Dm>T"4B`/  
    2~#ZO?jE6  
    • 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。 nsZDZ/jx  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 ^:qpa5^"  
    • 使用4片元件提升像质 : [A?A4l  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm NdM}xh  
    en Pzy:C  
    \#uqD\DE  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: CbnR<W-j  
    DfAiL(  
    <FXQxM5"  
    FI3sLA  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: }W- K  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 \%w7D6dEZ  
    t9-_a5>E\}  
    Iu)L3_+  
    (jp1; #P!  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: " 7l jc  
    p6<E=5RRd1  
    *raIV]W3  
    wlm3~B\64  
    j)6@q@P/  
    四、系统组合调整
    p +u{W"I`  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: V_NjkyI  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 w k-Mu\  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 h-z%C6  
    ^AovkK(p  
    ;yRwoTc)Y  
    $-C6pZN(X  
    使用如下绘图宏查看结果 k$9Gn9L%  
    @"q~ AY  
    ,\|n=T,  
    &M!4]p ow  
    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 yC9:sQ'k  
    X;K8,A7`  
    R*JOiVAC  
    H @3$1h&YS  
    /ChJ~g"  
    t9KH|y  
    点列图
    0hH Iz4(  
    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 }0k"Sw X  
    H;7O\  
    ')5jllxv  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    v :'P"uU;4  
    ')C _An>X6  
    >m)2ox_B  
    TE*>a5C|  
    w]]x[D]L  
    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。 :ofE8]  
    ,g<>`={kK+  
    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.   hq|j C  
    ,iA2s i  
    [ 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。