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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
    owNwj  
    bDl:,7;  
    E*'YxI  
    一、光栅设计
    3BM z{ny=  
    参考文章中的参数进行设计: d.&_j`\F  
    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。 MzvhE0ab  
    ?mH=3 :~  
    :C5w5 Vnj  
    3bRxV @0.  
    按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为 o#m31* o  
    α1 = 24.8° 1Yb&E7j  
    β1 = 41.3° j^jC|  
    θ1 = 33.1° oG,>Pk  
    ?m)<kY  
    k{vj,#  
    设置系统参数: +<E#_)}`D6  
    • 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
    <'=!f6Wh  
    X'OpR   
    6))":<J  
    kK5&?)3Y:  
    设置表面群组-33.1°的倾斜 {K|?i9K  
    @GQe-04W`  
    DAw1S$dM  
    W|< c[S  
    二维图,对应镜头文件: +^7cS6"L  
    #S7oW@  
    'n|U   
    Pe:)zt0  
    在三维绘图中显示三种波长进行绘图 +yL;?+s>=  
    该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果,三种不同波长的光按照计算出的角度传播。 O*N:A[eW  
    eU"yF >6'  
    QSaDa@OV  
    VxY]0&sq  
    二、前准直镜设计
    QQAEG#.5  
    \S h/<z  
    • 准直透镜出射光为平行光,对其倒置进行设计。
    • 入射光束直径=20mm,焦距取f=75mm,FN=3.75
    • 根据原设计,半视场角约为0.015
    • 输入 DSEARCH 宏并运行
    • 准直镜结构简单,两片元件基本可以满足。
    *~8F.c x  
    "kApGNB  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: rxp|[>O<  
    Jt$YSp=!!  
    ~~yng-3)1  
    +?\JQ|  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: kF1$  
    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 CaYb}.:AX  
    t|@5 ,J  
    (MXy\b<  
    9d1km~  
    O/eZ1YAC  
    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'6DwV|  
    rQv5uoD  
    s8 WB!x{t  
    设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入  ]]p\1G  
    | V(sCF  
    Mnranhe>G  
    ,Ee5}#dI  
    三. 后聚焦镜设计
    @,<jPR.  
    inW7t2p<s  
    • 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。 ";.j[p:gi  
    • 输入 DSEARCH 宏并运行 7#JnQ| ]  
    • 使用4片元件提升像质 ,X/j6\VBO  
    • 元件总长50mm,后焦距50mm _sy{rnaqvb  
    "e-z 2G@z  
    LB@<Q.b,U  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构: M[I=N  
    3?E7\\/R  
    ]fb@>1 jp  
    3nBZ+n4z  
    从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析: #GGa,@O  
    使用默认生成的优化宏优化一次,输入 MRG 替换真实玻璃 rQzdHA  
    {)Wf[2zJ  
    |2'WSAWG  
    jA "}\^%3  
    删除最后表面的求解,最后的结构及数据: B-g uz  
    !=S?*E +j)  
    7bYwh8  
    6EC',=)6R  
    0$Tb5+H5  
    四、系统组合调整
    +1#oVl!  
    在光栅之后插入聚焦镜。使用指令: u'? +JUd1  
    INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 W9l ](Ow  
    删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 FW[|Zq;}  
    i7)J|(N2.  
    Q>L(=j2t  
    ] 6(%tU  
    使用如下绘图宏查看结果 <5L99<E  
    \asn^V@"zz  
    $j,$O>V  
    g]j&F65D  
    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 NtGJpT4YX  
    [!U%''  
    W7C1\'T  
    p7AsNqEp  
    nHF66,7t  
    C'@I!m._i  
    点列图
    G#Bm">+  
    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 @V>]95RX  
    EkV#i  
    <f (z\pi1  
    查看不同波长下的点列图和光斑大小
    Dlz0*eHD  
    ;8=Bee4  
    (<B%Gy@  
    xVsI#`<a  
    m>Z3p7!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。 0vEQgx>  
    K!AA4!eUzM  
    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.   ~_0XG0oA  
    N5W!(h)  
    [ 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。