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测量系统(MSY.0003 v1.1) ~wtl\-cY Xtv^q>! 应用示例简述 vhe[:`=a n1D,0+N= 1.系统说明 ;jC}.]
_)w Q7uhz5oZ 光源 Rs*]I\ — 平面波(单色)用作参考光源 [Aqy%mbG — 钠灯(具有钠的双重特性) ,ru2C_LQ 组件 X;[$yW9hE — 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 Wx~N1+ 探测器 l\+^.ezD — 功率 KY}c}*0
— 视觉评估 i|5.DhK} 建模/设计 =QG@{?JTl — 光线追迹:初始系统概览 SvE3E$* — 几何场追迹+(GFT+): <0R$yB 窄带单色仪系统的仿真 `xb\) 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 9eG{"0) :xqhPr]e 2.系统说明 ,ddoII _Z9HOl@
aNd6#yU$ ([vyY}43h 3.系统参数 TV&:`kH O{YT6&.S0
s
@AGU/v ANqWY&f ST'eJ5P7!5 4.建模/设计结果 \OR=+\].9 >ucVrLm,X =rH '
\7T !'yCB9]O 总结 e+'PRVc g7Xjo ) 模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 F@4TD]E0^ 1. 仿真 FBDRb J
su 以光线追迹对单色仪核校。 I[P43>F3 2. 研究 h!@t8R 应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 mI$<+S1! 3. 应用 0j@nOj(3 应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 3mmp5 d 可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 idG}p+(; kMJf!%L ( 应用示例详细内容 ^v5v7\! 系统参数 `=}w(V8pc 3c%dErch 1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 QB3vp4pBg@ Czerny-Turner干涉仪是一种广泛用于光和样本的光谱研究。主要由两个球面或抛物面反射镜、两个光阑以及一个作为分光元件的光栅组成。 IF>dsAAI< moop.}O<
2b&&3u8 CO%o.j=1 2. 系统参数 [m*E[0Hu M&93TQU- 元件在1m范围内的距离与非常窄的入瞳孔径进行结合以确保单色仪/光谱仪的高光谱分辨率。 @^O+ulLJ,] Bz7rf^H`Z
bi01] [wLK*9@& 3. 说明:平面波(参考) 6}q8%[l| W##~gqZ/ 采用单色平面光源用于计算和测试。 xAZ-_}'tW f!H~BMA+a
goJK~d8M* c3L)!]kB 4. 说明:双线钠灯光源 L
lNd97Z 3?n2/p
7= 2kXa 为了增强光谱仪的光谱分辨率,对钠灯的双波长特性进行研究。 L\GjG&Y5 双波长通过旋转轨道的相互作用分离,表现为具有515GHz频率差异(波长差为0.6nm)。 [9-&Lq_ g 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 O7})1|>1 2#y-3y<G
neLQ>WT
L ^yl)c
\` 5. 说明:抛物反射镜 MS>QU@z7c OV.f+_LS 1xf
Pe# 利用抛物面反射镜以避免球差。 $\9M6k' 出于此目的,在VirtualLab库目录中选择离轴抛物面反射镜(楔形)组件。 >>>&{>}!
<< XWL:
zJMm=Mw^ aN^x ]0P!0
#Yd'Vve X5Fi
, /H 6. 说明:闪耀光栅 *vqr+jr9 l(B(gPvU l,lfkm 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 rBLcj;, 通过使用闪耀光栅,可以对期望衍射级次的衍射效率进行优化 uE;bNs' F\Z|JCA
Y}n$s/O:u8 t
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@OB7TI_/
5Z<y||= 7. Czerny-Turner 测量原理 E3~ Wyfd7 wG-lR,glb 通过光栅倾斜角的变化,入瞳的像可经过探测器孔径进行扫描。探测器可以评估光入射的能量。 0Mo?9?? Zr#\>h 'c
qX%oLa zF7*T?3b" /=i+7^ 8. 光栅衍射效率 l|Y?]LNr [" PRxl a49xf^{1"i VirtualLab的光栅组件可通过傅里叶模态法(FMM)对衍射级次进行严格的计算。 ,ozgnhZY 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 #Aver]eK 3个不同波长的不用的衍射效率的归一化强度:(可被测量系统的计算视为如此) P2t9RCH <l`xP)] X Z'cL"n\9R] file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd N,0&xg3 GU,ztO.w3 9. Czerny-Turner系统的光路图设置 vFx0B? I%b}qC"5M
^!j,d_)b! |.~0Ulk, 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 Xf/qUao 2l.qINyz 10. Czerny-Turner 系统的3D视图 Ty5}5)CRZ 8w\ZY>d
of<(4<T Ni
Y.OwKr 增大平面波光源和孔径的距离仅是为了更清晰的显示3D视图(可在光路编辑器中实现)。 @\}w8 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 i[N=. '>U&B} 应用示例详细内容 {~0r3N4Zl QG8X{' 仿真&结果 SMMvRF`7 #bZT&YE^ 1. 结果:利用光线追迹分析 7|Bg--G1 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 KwxO%/-}S 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 Y$K[@_dv= )oCb9K:km
]dU/;8/% '(-SuaH49 file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd 'p> *4} Jr.4Y>;}e3 2. 结果:通过虚拟屏的扫描 haoQr)S 通过将光栅倾斜合适的角度以选择被探测的波长 (可通过光栅方程计算该角度)。 (-bLP 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, UtzM+7r@ +/|t8z FWs 通过该功能给定波长,可以自动设置合适的倾斜角。因此,如为了仿真全谱段,参数运行必须指定波长。 1
[D,Mu%E y=qiGi[Nc
Ns#R`WG) animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms Dqg~g|(Q< K)_DaTmi) 3. 衍射效率的评估 mWiX@#, 为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 i286`SLU 89+Q^79m
@@~Ql 比较经典场追迹和几何场追迹+可知,由于两者的差别较小,可忽略衍射效应。采用更快速的GFT+引擎用于后续研究。 <x O"
E%t file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd $^ZugD 4PDxmH]y 4. 结果:衍射级次的重叠 0sGAC 因为光栅用于分离多谱段(如可见光),所以不同衍射级次可能发生重叠。 e)):U VirtualLab的光栅组件可以计算所有期望的衍射级次(包括利用傅里叶模态法计算衍射效率)。 |x$2-RUP 0级衍射并不分散,但2级衍射相对于1级衍射表现出较大的发散角。 pdEUDuX 通过光栅参数和光栅方程的计算可发现重叠为760nm(1级)和380nm(2级) J{qpGRQNa 光栅方程: HTw7l]] SXF~>|h5< }MCJ$=5 %D
$+Z( /j(3 ~%]o4 5. 结果:光谱分辨率 p0b MgP xa]e9u%
(sN;B) file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run {wy#HYhv /^^wHW: 6. 结果:分辨钠的双波段 i-E/#zni 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 rFl6xM;F `zjbyY
'A)r)z{X DB>.Uf" 设置的光谱仪可以分辨双波长。 ]s<}'& C'oNGOEd file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run J0V\_ja- /KLs+^c5 7. 总结 9f7T.}HM 模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 *r|)@K| 1. 仿真 2GW.'\D 以光线追迹对单色仪核校。 ML-?#jNa< 2. 研究 bUS"1Tg]*6 应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 {(j1#9+9 3. 应用 p0Ra`*f 应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 ._A@,]LS} 可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 zilM+BZ8 扩展阅读 m%[`NP ( 1. 扩展阅读 l.@&B@5F 以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 H){lXR/#u ZCuLgCP?Z 开始视频 4y|%Oj - 光路图介绍 NU{`eM - 参数运行介绍 ocDAg<wo - 参数优化介绍 jt,dr3|/n 其他测量系统示例: W1;u%>Uh - 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) ccm(r~lhJ - 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) nLc Oz3h
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