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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
    I*0TI@Lo  
    L+Q.y~  
    fcisDu8n  
    一、光栅设计
    NU%<Ws=  
    参考文章中的参数进行设计: h[oI/X  
    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。 ?y2v?h"  
    `:kI@TPI_C  
    wqA7_ -  
    ,2]a<0m  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 /EV _Y|(-  
    α1 = 24.8° 2!";?E  
    β1 = 41.3° +t*Ks_V,*  
    θ1 = 33.1° Qw.j  
    ~ ":}Rs  
    (}MN16!  
    设置系统参数: BL H~`N3U  
    • 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
    m[D]4h9  
    hi^t zpy  
     @"L*!  
    O_^t u?x  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 ~ }?*v}  
    &nfGRb  
    s'=w/os  
    @]@6(To  
    二维图,对应镜头文件: 3oMhsQz~z  
    $kd9^lj#[  
    o>o! -uf  
    st wxF?\NS  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 1Y{pf]5Wx  
    该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果,三种不同波长的光按照计算出的角度传播。 |6GDIoZ  
    x#}{z1op9  
    rixt_}aE  
    aW(H n[}^  
    二、前准直镜设计
    @aUQy;  
    !Hx[ `3  
    • 准直透镜出射光为平行光,对其倒置进行设计。
    • 入射光束直径=20mm,焦距取f=75mm,FN=3.75
    • 根据原设计,半视场角约为0.015
    • 输入 DSEARCH 宏并运行
    • 准直镜结构简单,两片元件基本可以满足。
    l 1eF&wNC  
    M&^Iun  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: UzT"Rb:e  
    d#-'DO{k  
    Z^O_7I<5E  
    10{zF_9yx  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: Jo4iWJpK  
    使用默认生成的优化宏优化一次,同时控制厚度,输入 MRG 替换真实玻璃 UHFI4{Wz  
    Z Z9D6+R  
    BTDUT%Yfg  
    VQ^}f/A  
    ~;yP{F8?  
    在镜头后方合适位置插入光栅的结构
    使用指令:
    INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
    再调整厚度间距。
    J3c8WS{:  
    PAS0 D #  
    `]j:''K  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 ;%!]C0 ?  
    :EV*8{:aLU  
    R_2T"  
     |: ,i  
    三. 后聚焦镜设计
    >$G'=N:=X&  
    0YO/G1O&  
    • 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。 P~M<OUg  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 Z \>mAtm  
    • 使用4片元件提升像质 rObg:(z&\  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm LGq T$ O|  
    "I0F"nQ  
    ,dXJCX8so  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: L&hv:+3N  
    GGez!?E%  
    pYz\GSd  
    )6*)u/x:  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: 1h#e-Oyff  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 U o[\1)  
    wf2v9.;X:<  
    `&URd&ouJD  
    ^=[b]*V  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: /Suh&qw>  
    ;|pw;-  
    u{5+hZ  
    HwZ"l31  
    NM+ (ss'  
    四、系统组合调整
    v@Qfx V2  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: OCEhwB0  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 A.cNOous|  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 OE=.@Ry"  
    [Zne19/  
    #AF.1;(k  
    )8%m|v#W  
    使用如下绘图宏查看结果 ~PyZh5x  
    ]h%~'8g,  
     w\y)  
    "=,IbC  
    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 X.eocy  
    Y|cj&<o  
    R?HuDxHk  
    S!h=HE  
    mr>dZ)  
    p|Qn?^C:  
    点列图
    e#!p6+#"  
    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 @:t2mz:^i  
    3|PV.  
    th%T(D5n  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    3jjV bm  
    "f:_(np,  
    /kAbGjp0  
    m1Xc3=Y  
    l7#2 e ORm  
    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。 jIck!  
    Y2$xlqQd"  
    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.   ,"5][RsOn  
    5DL(#9F8b9  
    [ 此帖被小火龙果在2024-07-17 11:46重新编辑 ]
     
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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。