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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
    V}w;Y?] J  
    4\5uY  
    +#J,BKul  
    一、光栅设计
    hIv@i\`  
    参考文章中的参数进行设计: =nUW'  
    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。 vH %gdpxX  
    )U<Y0bZA!  
    ~|Y>:M+0Z  
    g+8hp@a  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 ~3h-jK?  
    α1 = 24.8° g&/p*c_  
    β1 = 41.3° .S\&L-{  
    θ1 = 33.1° XJ0 {  
    +?D6T!)  
    th5g\h%j*  
    设置系统参数: m#H3:-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
    %WFu<^jm  
    #!J(4tXny  
    n";02?@F  
    ;(6g\'m  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 {Z;t ^:s#  
    _A_ A$N~9  
    BfTcI)  
    [|`U6 8}u  
    二维图,对应镜头文件: M&Y .;  
    wRNroQ  
    8t"~Om5sG  
    [t]X/O3<  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 R! s6% :Yg  
    该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果,三种不同波长的光按照计算出的角度传播。 7YWNd^FI V  
    y? (2U6c  
    eBN)g^  
    )o _j]K+xI  
    二、前准直镜设计
    5-u=o )>  
    YMpf+kN  
    • 准直透镜出射光为平行光,对其倒置进行设计。
    • 入射光束直径=20mm,焦距取f=75mm,FN=3.75
    • 根据原设计,半视场角约为0.015
    • 输入 DSEARCH 宏并运行
    • 准直镜结构简单,两片元件基本可以满足。
    uUR~&8ERX  
    7XrfuG*L$  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: "R #k~R  
    Jc4L5*Xn/  
    Zc& &[g  
    1m<RwI3s  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: l?E a#  
    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 v *hRz;  
    +m\|e{G  
    +~Cy$M CX  
    U$&hZ_A  
    XhU@W}}  
    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。
    7iC *Pr  
    [V# r7a  
    9|' B9C  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 8U2dcx:G3  
    {C*\O)Gep  
    DsDzkwJE  
    1,y&d}GW  
    三. 后聚焦镜设计
    0O!cN_l|  
    yTM{|D]$(  
    • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示,FN=4.5。 l":c  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 8Q`WB0E<|  
    • 使用4片元件提升像质 ]J1S#Q5'  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm 2R-A@UE2  
    A!W0S  
    "GT4s?6O  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: qf'm=efRyu  
    :y]Omp  
    6w3R'\9  
    j{VGClb=T  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: Weoj|0|t  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 1tzV8(7  
    ;_kzcK!l  
    Die-@z|Y  
    wl=61 Mb  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: w [>;a.$  
    qgt[~i*  
    JD>d\z2QC  
    D bX{#4lx  
    Lr;(xw\['  
    四、系统组合调整
    I 1d0iU  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令:  84zTCX  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 td2/9|Q  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 <c[U#KrvJ  
    F^aR+m  
    I&c ~8Dw  
    FaTa(3$%  
    使用如下绘图宏查看结果 9D\4n  
    }Y(]6$uS  
    co4h*?q  
    V2Q$g^X'  
    调整透镜的口径以补满光线,使用偏心的设置把镜头调整到正确的位置  n]W_e  
    w^k;D,h  
    %3;Fgky  
    XhzGLYb~I`  
    gE/Tj$  
    qr\ !*\9  
    点列图
    4o:hyh   
    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 I&9S;I$  
    Wx'Kp+9'  
    p4>$z& _  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    u),Qa=Wp  
    A?Qa 4i  
    Ey{%XR+*;  
    l7(!`NPbC  
    ChryJRuwv5  
    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。 iJFs0?*  
    :m=m}3/:  
    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 $C(  
    57{oh")  
    [ 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。