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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
    -ID!pTvW  
    U'3Fou}  
    _p4}<pG  
    一、光栅设计
    <NQyP{p  
    参考文章中的参数进行设计:  ?f2G?Y  
    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。 { R*Y=Ie  
    3&J&^O  
    ;mJkqbVol  
    )}|mDN&P  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 Q#rt<S1zW  
    α1 = 24.8° nu 7lh6o=  
    β1 = 41.3° BRtXf0~&p  
    θ1 = 33.1° tyXl}$)y  
    Dt {')  
    2YIF=YWO},  
    设置系统参数: :,C%01bH|l  
    • 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
    iB{xvyR  
    ^('cbl  
    )<LI%dQ:'l  
    4_< nQ9K  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 6:RMU  
    z_(eQP])  
    9A*rE.B+W  
    Dm4B  
    二维图,对应镜头文件: {"4<To]z  
    2 zl~>3S  
     [`bZ5*&  
    6~:+:;  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 ;vUxO<cKFq  
    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。 z+6QZQk  
    D% @KRcp^b  
    #O6 EP#B  
    pU DO7Q]  
    二、前准直镜设计
    3B"7VBK{  
    .P%ym~S  
    • 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。
    E.#6;HHzN  
    ^+a  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: /yt7#!tm+  
    u7(];  
    ^hysCc  
    Ge~,[If+  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: /b+;: z  
    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 GMT or  
    c'~[!,[b<  
    CjmV+%b4  
    4[(? L{  
    o]p#%B?mZ  
    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。
    skK*OO 2-  
    /THNP 8.  
    rkq)&l=ny  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 . o"<N  
    ?to1rFrU  
    !(yT7#?hP  
    i9y3PP)  
    三. 后聚焦镜设计
    bu&;-Ynb  
    *78)2)=~  
    • 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。 1M=   
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 qdO[d|d  
    • 使用4片元件提升像质 gs-@hR.,s0  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm ~r PYJ  
    u'=(&><  
    P!9;} &  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: !+=Zjm4L  
    3)xbnRk  
    p}&Md-$1  
    {GK(fBE  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: yT&x`3f"i  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 u8^Y,LN  
    OH0S2?,{>  
    ;Na^]32  
    Nr%(2[$ =  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: 5^b i 7J  
    x'zihDOI  
    CJm.K  
    D{Oq\*  
    RrKfTiK H  
    四、系统组合调整
    8,_ -0_^$  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: hR!}u}ECd  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 T0YDfo  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 UKOFT6|  
    XzW7eO ,A  
    kq>GMUl~@  
    eQ$e*|}"m  
    使用如下绘图宏查看结果 Oy:QkV9  
    fEB195#@9  
    F. }l(KuJ  
    cxY$LY!zX  
    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 >dyhox2*"  
    _O"L1Let  
    {x7=;-  
    FOeVRq:#  
    c%ZeX%p  
    phr2X*Z/)Y  
    点列图
    IF5sqv  
    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 5dqQws-,?1  
    ;i.I&*t  
    lxo.,n)  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    g})6V  
    u1tq2"D8  
    zIP[R):3&U  
    `'kc|!%MUq  
    xIM8  
    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。 6`_!?u7  
    :G^"e  
    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.   K?9WY ]Ot  
    kmmL>fCV"M  
    [ 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。