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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
    HbTVuf o  
    ;:;E|{e  
    xGd60"w2  
    一、光栅设计
    LmrdVSs_  
    参考文章中的参数进行设计: '.A!IGsj  
    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。 ]J7qsMw  
    !cW rB9  
    ~A0]vcP  
    4 Gu'WbJ  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 `+H=3`}X  
    α1 = 24.8° xR+vu>f  
    β1 = 41.3° -cgO]q+Oq  
    θ1 = 33.1° ~1G^IZ6  
    MB]E[&Q!  
    ]S2rqKB  
    设置系统参数: Y{Z&W9U  
    • 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
    (.J/Ql0Y  
    'E| %l!xO  
    vq$6e*A  
    %cF`x_h[j  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 J/1kJ@5  
    @*;x1A-]V  
    g6M>S1oOO  
    Liqo)m  
    二维图,对应镜头文件: 8P n  
    +R'8$  
    6N/(cUXJ  
    Cfi{%,em  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 2yN!yIPR  
    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。 fc#9e9R  
    oW^b,{~V  
    Jqoo&T")  
    .$U,bE  
    二、前准直镜设计
    [$y(>] ~.  
    h&"9v~  
    • 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。
    8hGyh#  
    fNN l1Vls  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: +gl\l?>sr  
    &L6Ivpj-  
    *>m[ZJd%=  
    z "@^'{.l  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: WjV Bz   
    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 Qz(D1>5I?  
    mWviWHK  
    J0sD?V|{1~  
    E$"NOR  
    >X~B1D,SV7  
    在镜头后方合适位置插入光栅的结构
    使用指令:
    INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
    再调整厚度间距。
    ?2@^O=I  
    \/Y(m4<P  
    1*O|[W  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 _}[ Du/c  
    9o@3$  
    U9 iI2$  
    t{})6  
    三. 后聚焦镜设计
    sI,cX#h&Y  
    lm`*x=x  
    • 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。 := V?;  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 ?P9aXwc  
    • 使用4片元件提升像质 7D'\z IW  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm r-qe7K@p  
    C4m+Ta %  
    1}VaBsEV  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: z}vT8qoX  
    'F W?   
    &xGdKH  
    !vz'zy)7  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: ^G4YvS(  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 /&gg].&2?  
    rm-d),Zt  
    cAR `{%b  
    }Rh\JDiQ  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: 6uE20O<z]  
    @eYpARF  
    <H-Nft>O  
    CW1l;uwtU  
    "uH>S+%|b  
    四、系统组合调整
    (cj9xROx  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: )zL@h  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 n/9afIN  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 h&4s%:_4  
    a>j}@8[J  
    {!Qu(%  
    ;Gr {  
    使用如下绘图宏查看结果 hBU)gP75  
    %lCZ7z2o  
    m]qw8BoU`F  
    gWj-@o\  
    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 12`u[O}\}-  
    ;L-=z]IR,  
    .IW`?9O$E  
    KVZB`c$<t  
    %a/3*vz/I%  
    1T|f<ChIF<  
    点列图
    v,")XPY  
    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 k9k39`t  
    )n&hO_c/  
    \HGf!zZ  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    4  OPY  
    ' i+L  
    #-yCR  
    3=enk0$  
    # xtH6\X  
    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。 4*EMd!E=<  
    Odwe1q&  
    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.   2^r~->  
    tSHW"R  
    [ 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。