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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
    | Y1<P^  
    %tzz3Y  
    :r/rByd'  
    一、光栅设计
    !<2*B^   
    参考文章中的参数进行设计: /qL&)24  
    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。 \rf1#Em  
    /aJl0GL4!  
    3r{'@Y =)Y  
    d*,|?Ar*b  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 I>-jKSkwc  
    α1 = 24.8° sEvJ!$Tt?I  
    β1 = 41.3° RGtUKr'  
    θ1 = 33.1° *<#&ne 8  
    W^+b gg<.  
    W#y)ukRv  
    设置系统参数: oa1a5+ A  
    • 系统波段为800-1000nm,设置波长为1,0.905,0.8um
    • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
    • AFOCAL无焦模式
    • 光阑在表面1
    m9xu$z| e  
    km<~H w>Z  
    % e1vq  
    v @N8v  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 FJL9x,%6  
    .(1$Q6yG  
    #t(?8!F  
    cW GU?cv}  
    二维图,对应镜头文件: vP~F+z @g  
    Iwn@%?7  
    oC[wYUDg  
    FUcs=7c  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 s_*eX N  
    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。 bo -Gh`  
    (wY% $kW4  
    <0LB]zDWe6  
    1[Mr2@  
    二、前准直镜设计
    2\5@_U^)h  
    h.Dk>H_G  
    • 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;!r="v  
    ' R@<4Ib|  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: lb6s3b  
    <|`@K| N  
    O#U"c5%  
    =J'?>-B  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: !S-hv1bE  
    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 Vlz T  
    $tKATL*  
    ?7p| F^  
    xXYens}  
    QO>*3,(H,q  
    在镜头后方合适位置插入光栅的结构
    使用指令:
    INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
    再调整厚度间距。
    w${=dW@K  
    ;' W5|.ZN  
    U`Ag|R  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 bOdv]nQ1  
    6K y;1$  
    4a|Fx  
    c>!J@[,  
    三. 后聚焦镜设计
    16Y~5JAc  
    y~=hM   
    • 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。 n6Zx0ad?  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 |*NrS<"  
    • 使用4片元件提升像质 .Topg.7W  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm Y fA\#N0;3  
    PPO<{  
    $Ig,cTR.b  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: N6[^62  
    }_22 wjm~  
    E <SE Fn  
    t g*[%Jf^  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: z=_{jjs  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 #jx?uS  
    xm0#4GFUS  
     ?|J+dW  
    %pkq ?9  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: 4Z9 3 g {  
    `>EvT7u  
    32LB*zc  
    l1Q+hz5"*U  
    SvP\JQ<c  
    四、系统组合调整
    2\\3<  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: }cej5/*  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 {/xs9.8:JX  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 o[[r_v_d  
    <?{}Bo0xG  
    nSQ}yqM)  
    *F*jA$aY  
    使用如下绘图宏查看结果 Cj 2 Xl  
    `N.$LY;8  
    qZsddll  
    :+Q"MIU  
    调整透镜的口径以补满光线,使用偏心的设置把镜头调整到正确的位置 3|+f si)x  
    ]z=Vc#+!  
    3!9 yuf  
    CCh8?sM  
    km\ld&d]$  
    a950M7  
    点列图
    G P[r^Z  
    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 sK%Hx`  
    =8~R $z%  
    %|(?!w7  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    +e8>?dkq  
    Lcs{OW,  
    R,+/A8[j  
    Hg9.<|+yo  
    .?0>5-SfY  
    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。 xeHb89GnoQ  
    !-5S8b  
    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.   IjDT'p_  
    R@<_Hb;Aeb  
    [ 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。