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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
    pu5-=QN  
    XkuZ2(  
    3QD##Wr^  
    一、光栅设计
    >TwL&la  
    参考文章中的参数进行设计: ^ ,yh384  
    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。 ns9a+QQ  
    r?wE;gH  
    P[a\Q`}L  
    S`&YY89{&  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 X5wYfN  
    α1 = 24.8° @G0j/@v  
    β1 = 41.3° r$z0C&5  
    θ1 = 33.1° jl~?I*Gr  
    F<N{ x^  
    e X q}0-*f  
    设置系统参数: VU 8 ~hF  
    • 系统波段为800-1000nm,设置波长为1,0.905,0.8um
    • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
    • AFOCAL无焦模式
    • 光阑在表面1
    tJ@5E^'4  
    K;#9: Z^+  
    |\S p IFH1  
    PV/S zfvIq  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 +)l6%QKcW  
    1U;p+k5c  
    FT.;}!"l  
    m@^!?/as  
    二维图,对应镜头文件: 4^Ghn  
    h`,!p  
    -%t2_g,  
    K\`>'C2_V  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 E0a &1j  
    该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果,三种不同波长的光按照计算出的角度传播。 [_?dpaTt  
    -% Z?rn2  
    U> s$}Y:+Z  
    nnPY8pdjSD  
    二、前准直镜设计
    Ff @Cs0R  
    ?\NWKp  
    • 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。
    by8~'?  
    J)leRR&  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: enJgk(  
    =g+Rk+jn  
    {@w!kl~8  
    BR [3i}Ud  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: b 6B5  
    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 mh=YrDU+L  
    E T 2@dY~  
    sHQ82uX  
    xf]_@T;  
     +*aZ9g  
    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。
    zs~v6y@  
    YB1uudW9  
    kL1StF#p  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入 Vy7o}z`  
    p 3*y8g-  
    >=Pn\" j  
    >l3iAy!sZ  
    三. 后聚焦镜设计
    7; e$ sr  
    -@EAL:kY  
    • 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。 =~f\m:Y  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 A\v(!yg  
    • 使用4片元件提升像质 3EN(Pz L  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm gLL8-T[9  
    c/Ykk7T9--  
    zZax![Z  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: [R~`6  
    Btgxzf  
    q/lQEfR  
    L d;))e  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: ^Voi 4;  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 iYk4=l  
    Lm{qFu  
    :|tWKA  
    iir]M`A.-  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: T7bD t  
    lEWF~L5=:  
    _sGmkJi]  
    }pMd/|A,  
    Gjh8>(  
    四、系统组合调整
    e: aa  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: t0*,%ge:<  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 t) :'XGk@  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 ~0 Ifg_G  
    !RD<"  
    p9`!.~[  
    &xYO6_.  
    使用如下绘图宏查看结果 cfP9b8JG  
    f"}g5eg+  
    _P{f+HxU  
     UqwU3  
    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 ;#Y'SK  
    OD O'!T-  
    ~stJO])a  
    QK`5KB(k'  
    -$2a@K,i  
    p"UdD  
    点列图
    S[ln||{  
    查看不同波长的点列图。先输入所有波长M,比例20和用符号显示,在一张图里显示三种波长的点 !w;oVPNg  
    {)?:d6"  
    fR$_=WWN>h  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    "-T[D9(A  
    aJ/}ID  
    d^(7\lw|  
    !jTtMx  
     J^V}%N".  
    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。 {TL.2  
    o^ zrF  
    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.   31^Jg  
    Ht9QINo  
    [ 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。