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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
    [qoXMuC|P  
    DE IB!n   
    T{}fHfM  
    一、光栅设计
    ]p!Gt,rYq  
    参考文章中的参数进行设计: !7d*v3)d  
    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。 nP UqMn'  
    wdvLx  
    1J? dK|% b  
    } 17.~  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 NS C/@._  
    α1 = 24.8° iL7VFo:Q  
    β1 = 41.3° RL[E X5U  
    θ1 = 33.1° F6hmku>\1  
    n$(p-po  
    8by@iQ  
    设置系统参数: #Z~C`n u  
    • 系统波段为800-1000nm,设置波长为1,0.905,0.8um
    • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
    • AFOCAL无焦模式
    • 光阑在表面1
    |p00j|k   
    `O6:t\d@  
    ,pBh`av  
    A%\tiZe  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 j!z-)p8hy  
    0W^dhYO  
    X _$a,"'~)  
    eb|i 3.  
    二维图,对应镜头文件: w-$[>R[hw  
    G9g6.8*&  
    B ZMu[M  
    (.3'=n|kE  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 .C]cK%OO N  
    该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果,三种不同波长的光按照计算出的角度传播。 !Ss HAE|  
    :"o o>  
    l?*r5[O>n  
    l|V;Ys5f  
    二、前准直镜设计
    Fd\ e*ww'  
    V,ZY*f0  
    • 准直透镜出射光为平行光,对其倒置进行设计。
    • 入射光束直径=20mm,焦距取f=75mm,FN=3.75
    • 根据原设计,半视场角约为0.015
    • 输入 DSEARCH 宏并运行
    • 准直镜结构简单,两片元件基本可以满足。
    kVS?RHR  
    (5$ZvXx?}  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构:  8%RI7Mg  
    N{d@^Yj  
    rgcWRt  
    M*pRv  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: :1 )DqoAJ  
    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 +[ .Yy  
    `3q;~ 9  
    /\Q*MLwD  
    D';eTy Y  
    y0ckm6^  
    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。
    s4T}Bs r  
    jQj,q{eA  
    i z]rFNR  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 #Tp]^ n  
    [{&jr]w`|  
    34|a:5c  
    %1:chvS  
    三. 后聚焦镜设计
    } PeZO!K  
    m W`oq  
    • 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。 @\Js8[wS9@  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 ]qw0V   
    • 使用4片元件提升像质 K \Eo z]?  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm Ey&aB YR  
    gmSQcN)  
    8)0 L2KL'  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: t0m*PJcF  
    v vE\  
    D>wZ0p b-  
    ^O%9yEo  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: q9}m!*8e  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 v@u<Ww;=@  
    RB3 zHk%  
    NyPd5m:  
    2'{}<9  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: ]7qiUdxt:  
    _|,{ ^m|d  
    'dt\db5p  
    H}b\`N[nr  
    ]HvZ$  
    四、系统组合调整
    AZZRa69=  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: 0\a8}b||  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 G?V"SU.  
    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-GyP 1  
    h[=nx^  
    d\]O'U)s  
    $3\yf?m}q  
    使用如下绘图宏查看结果 d(L{!mm  
    Gq]d:-7l  
    t=dO  
     93w~.p  
    调整透镜的口径以补满光线,使用偏心的设置把镜头调整到正确的位置 M#0 @X  
    i7eI=f-Q  
    &:!ij  
    kX8=cL9G  
    C{Blqf3V0  
    <TjBd1  
    点列图
    ,$Tk$  
    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 ,k*F`.[  
    elbG\qXBp  
    v["3  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    En5!"w|j  
    %ejeyc  
    *bZ\@Qm  
    6ojo##j  
    `-D$Fsl  
    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。 dt ~iw  
    F!~l MpuE  
    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.   "=A|K~b  
    ?'2 v.5TQt  
    [ 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。