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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
    GsWf$/iC:  
    0c#|LF_  
    (5^SL Y  
    一、光栅设计
    0vz!)  
    参考文章中的参数进行设计: ) nn v{hN  
    在 SYNOPSYS 中使用非寻常表面类型27的平面光栅,加上前后两片 N-BK7 的保护玻璃来模拟体相位全息光栅。 +Kg3qS"  
    )% ?SWuS?N  
    ]O M?e  
    ^W,x  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 !:dhK  
    α1 = 24.8° yH@2nAn  
    β1 = 41.3° qB=%8$J  
    θ1 = 33.1° \o!B:Vb<  
    ^t)alNGos  
    A `=.F  
    设置系统参数: cA B^]j  
    • 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
    cNRe>  
    q}7(w$&  
    V^p XbDRl  
    w 259':  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 {cYbM[}U"  
    Ds%~J  
    Js8d{\0\  
    ;hU~nj+{  
    二维图,对应镜头文件: =Cr F(wVO"  
    4}=Z+tDu>  
    t.m C q 4{  
    c:z<8#A}  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 V_7QWIdiy>  
    该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果,三种不同波长的光按照计算出的角度传播。 QW"BGg~6c  
    0Z~G:$O/i  
    k;y5nXIlN  
    ?t];GNU`l  
    二、前准直镜设计
    SSI('6Z/  
    |h1 Y3  
    • 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。
    oQ8If$a}  
    +LAjh)m  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: AVv 8Hhd  
    l 7=WO#Pb  
    *+'l|VaVq\  
    VYN1^Tp  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: 'uA$$~1  
    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 n*fsdo~  
    Gj([S17\0:  
    q'awV5y  
    o5eFLJ6  
    e!~x-P5M`  
    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。
    rN^P//  
    $3MYr5  
    UKxeN[fv  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 J deGQ  
    s\dF7/b  
    JmK[7t  
    DN;An0 {MK  
    三. 后聚焦镜设计
     Enj],I  
    /?P="j#u  
    • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示,FN=4.5。 &-0 eWwMW  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 GiN\@F!  
    • 使用4片元件提升像质 S7 Tem:/  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm D#,P-0+%  
    w_!]_6%{b  
    +b]+5!  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: *aF<#m v  
    (GdL(H#IL  
    9>"To  
    7EAkY`Op  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: h0fbc;l  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 _:tisr{  
    &N! ;d E  
    bJE$>  
    3;J)&(j0  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: G6b\4}E  
    w oqP&8a  
    iE$/ Rcp  
    ]+B#SIC;  
    -IB~lw  
    四、系统组合调整
    "3i=kvdz  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: [=Yfdh M8S  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 x-_!I>l&  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 G*|2qX"o  
    Qx mVImn"  
    {AY `\G  
    @edi6b1W  
    使用如下绘图宏查看结果 t3 q0|S  
    g[P8  
    c!BiGw,;  
    hD>O LoO  
    调整透镜的口径以补满光线,使用偏心的设置把镜头调整到正确的位置 N*Owfr1 N  
    In)#`E` g.  
    TY=BP!s  
    m*BtD-{  
    RJ%~=D  
    =B(zW .Gf  
    点列图
    b7/1 ]  
    查看不同波长的点列图。先输入所有波长M,比例20和用符号显示,在一张图里显示三种波长的点 yp=2nU"o  
    GJA3  
    yS#LT3>l  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    ~T')s-,l,:  
    or u.a   
    wL2d.$?TEg  
    g|PVOY+|^  
    7K`A2  
    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。 xOjCF&W  
    R0M(e@H~  
    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.   _AQ :<0/#  
    l|fOi A*K  
    [ 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。