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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
    il=y m  
    wPTXRq%  
    wJA`e)>  
    一、光栅设计
    f,Vj8@p)x  
    参考文章中的参数进行设计: 0sW=;R2  
    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。 i,>yIPBU!  
    (Nd5VuI  
    xMI4*4y(  
    @ ]u nqCO  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 qn}w]yGW  
    α1 = 24.8° 9(k5Irv"'h  
    β1 = 41.3° qX[a\HQa  
    θ1 = 33.1° >x0"gh  
    -AcLh0pc  
    S0C 7'H%?#  
    设置系统参数: fvKb0cIx]  
    • 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
    C5;=!B  
    !MoJb#B3^]  
    dM"Suw  
    !kZ9Ox9^  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 Ndq|Hkd  
    ,Z*Fo: q  
    Ht,_<zP;  
    mZ sftby}  
    二维图,对应镜头文件: ]MJyBz+k  
    7!Z\B-_,  
    47s<xQy  
    <oG+=h  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 %(h-cuhq  
    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。 i_?";5B"  
    7(B|NYq  
    s"b()JP  
    .ky((  
    二、前准直镜设计
    "2HSb5b"`  
    ]JB~LQz]k  
    • 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。
    UD6D![e  
    C YA#:  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: ;Hr FPx&d1  
    46c7f*1l  
    B,?Fjot#m  
    jH26-b<  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: ^LgaMmz  
    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 =)}m4,LA  
    '3S S%W  
    Srw ciF  
    p@`rBzGp  
    `C 'WSr  
    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。
    (CKx s I@  
    -#srn1A>  
    +!9&E{pmo  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 m~Q]#r  
    MkJ}dncg*  
    t]1j4S"pm  
    N\XZ=t^h(  
    三. 后聚焦镜设计
     hM   
    g _fvbVX  
    • 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。 .`4N#EjP  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 <1#v}epD#  
    • 使用4片元件提升像质 v#u]cmI  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm QF:">G  
    %Hdg,NH  
    MIo5Y`T  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: @ @$=MSN  
    MK"PCE5^i6  
    Qp8. D4^@3  
    yU"lW{H@  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: NQS@i'W=g  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 `c@KlL*!Q  
    ]Hk8XT@Q+  
     R~u0!  
    5fi6>>  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: >o #^r;  
    Ep-{Ew{T_=  
    Qo+_:N  
    )%p.v P'p  
    "-JJ6Bk  
    四、系统组合调整
    :_v/a+\n  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: 3f9J! B`n  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 zRtaO'G(  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 -Si'[5@  
    ^luAX }*  
    5^'PjtW6  
    V#jFjObTN  
    使用如下绘图宏查看结果 `[\*1GpAo  
    WHxq-&=  
    Ro :/J  
    Q: ?]:i/*  
    调整透镜的口径以补满光线,使用偏心的设置把镜头调整到正确的位置 t{t*.{w  
    %v=z|d5-3  
    sxM0c  
    v  P8.{$  
    n,sl|hv2U  
    +P,hT  
    点列图
    'c[4-m3bg  
    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 ^G'8!!ys  
    7m0sF<P{g  
    ($:s}_<>s  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    m}w~ d /  
    J^[>F{8!n  
    Gy0zh|me  
    Bv,u kQ\CH  
    un|+YqLf  
    以上就是本次透射式体全息光栅拉曼光谱仪分光系统设计,所有宏文件和镜头文件可以评论区留言获取。 4eapR|#T  
    xvP<~N-  
    参考文献:[1]何振磊,卢启鹏,丁海泉,高洪智.透射式体全息光栅拉曼光谱仪分光系统设计[2][J].激光与光电子学进展,2015,52(12):214-220.   "e62g  
    +^$FA4<~  
    [ 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。