切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 504阅读
    • 0回复

    [技术]Czerny-Turner单色仪&光谱仪的仿真 [复制链接]

    上一主题 下一主题
    离线infotek
     
    发帖
    5987
    光币
    24088
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-11-21
    测量系统(MSY.0003 v1.1) GH!Lu\y\  
    V]$J&aD  
    应用示例简述 y7)$~R):-  
    DU>#eR0G  
    1.系统说明 1'{A,!  
    f mQ`8b  
    光源 <; (pol|  
    — 平面波(单色)用作参考光源 +8\1.vY  
    — 钠灯(具有钠的双重特性) 8KU5x#  
     组件 pAd 8-a  
    — 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 bx&?EUx+b  
     探测器 XFU['BI  
    — 功率 _9Zwg+oO[  
    — 视觉评估 pa@@S $(  
     建模/设计 chr^>%Q_  
    光线追迹:初始系统概览 vw/L|b7G  
    — 几何场追迹+(GFT+): W<AxctId  
     窄带单色仪系统的仿真 xJ18M@" j  
     为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 AvS<b3EoN  
    -'iV-]<  
    2.系统说明 m$X0O_*A  
    lQSKY}h  
    k;bdzcMkQ  
    {!`0i  
    3.系统参数 3RyB 0 n  
    R!8qkG  
    )Kw Gb&l&  
    A=S_5y  
    nr t3wqJ  
    4.建模/设计结果  KDODUohC  
    *$eMM*4  
    O-D${==  
    !b0ANIp  
    总结 D|`I"N[<  
    dO{a!Ca  
    模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 np#RBy  
    1. 仿真 ~T_4M  
    以光线追迹对单色仪核校。 =I}8-AS~V  
    2. 研究 Pq@%MF]5  
    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。 ksB-fOv*N  
    3. 应用 TzJp3  
    应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 XDWR ]  
    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。 cy6lsJ"?  
    pW>?%ft.  
    应用示例详细内容 -t:~d:  
    系统参数 LR5X=&k  
    -9Ll'fbq  
    1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 #:y h2y7a%  
    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。 <oc"!c;T  
    |H LU5=Y  
    =/J{>S>(i  
    nF8|*}w  
    2. 系统参数 ;6T>p  
    iIe\mV  
    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。 VX!UT=;  
    cM= ? {W7~  
    2th>+M~A  
    Z?7XuELKV  
    3. 说明:平面波(参考) p%8v+9+h2  
    = %O@%v  
     采用单色平面光源用于计算和测试。 + ~6Nq(kV  
    3j]P\T  
    oY#62&wk4  
    Aw38T w  
    4. 说明:双线钠灯光源 yMQZulCWE  
    ]W-7 U_  
    ]~!jf  
     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。 nbVlP  
     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)。 ]%RX\~Q.4  
     由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 23F<f+2S  
    vU X(h.}8  
    /n9yv  
    /qYo*S_cG  
    5. 说明:抛物反射镜 1Rrl59}5  
    /ynvQ1#uA  
    5L'bF2SI  
     利用抛物面反射镜以避免球差。 : " ([i"  
     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。 S-M| 6fv  
    7(q EHZEr  
    w4S0aR:yL  
    lO Rym:P  
    MS Ml  
    8op,;Z7Y  
    6. 说明:闪耀光栅 ~s :M l  
    KNkVI K  
    ,r&:C48 dI  
     采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 VI}.MnCa  
     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 VUo7Evc:.P  
    [ _jd  
    cWd\Ki  
    E!~Ok  
    *@XJ7G[  
    AjTkQ)  
    7. Czerny-Turner 测量原理 -R~!N#y  
    Auq)  
    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。 "|2|Vju%  
    hU:M]O0uw  
    3Ishe"  
    Tn$/9<Q  
    y5td o'Ex  
    8. 光栅衍射效率 vS! TnmF  
    B{#*PAK=  
    '^T Q Ubw  
     VirtualLab的光栅组件可通过傅里叶模态法(FMM)对衍射级次进行严格的计算。 w3,1ImrXp  
     因此,每一个波长的效率可视为独立的。 {HJzhIgCf  
     3个不同波长的不用的衍射效率的归一化强度:(可被测量系统的计算视为如此) 0>  
    x >u \  
    ~f.fg@v`+v  
    file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd 'u \my  
    <.DFa/G   
    9. Czerny-Turner系统的光路图设置 X&B2&e;  
    X-tc Ud  
    dSD7(s!  
    7X Z5CX&  
     由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 ?r~|B/ ]  
    {^r8uKo:~  
    10. Czerny-Turner 系统的3D视图 _K4Igq  
    =F(fum;zH  
    /M:R|91:_  
    EJdl%j  
     增大平面波光源和孔径的距离仅是为了更清晰的显示3D视图(可在光路编辑器中实现)。 E3pnu.;U:_  
     不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 2:31J4t-<  
    NTnjVU }  
    应用示例详细内容 >)/,5VSE  
    c$cb2V7,  
    仿真&结果 N36<EHq  
    5h"moh9tG  
    1. 结果:利用光线追迹分析 :YL`GSl  
     首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 IoEIT Kd  
     对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 UStNUNCq  
    *rY@(|  
    aoLYw 9  
    Jj<UtD+  
    file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd [D]9M"L,vQ  
    =}:9y6QR.  
    2. 结果:通过虚拟屏的扫描 QB<9Be@e  
     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)。 ~Rs_ep'+Q2  
     采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, a3&&7n  
    mSn>  
     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。 nUAoPE  
    .qjVw?E  
    {Vc%ga|E  
    animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms '6^20rj  
     2 EG`  
    3. 衍射效率的评估 >s@*S9cj:  
    为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 .hYrE5\-  
    h$#QRH  
    ohK_~  
    比较经典场追迹和几何场追迹+可知,由于两者的差别较小,可忽略衍射效应。采用更快速的GFT+引擎用于后续研究。 2v ^bd^]u:  
    file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd zJp}JO  
    W`baD!*  
    4. 结果:衍射级次的重叠 jv:!vi:  
     因为光栅用于分离多谱段(如可见光),所以不同衍射级次可能发生重叠。 '@Zau\xC  
     VirtualLab的光栅组件可以计算所有期望的衍射级次(包括利用傅里叶模态法计算衍射效率)。 k4|9'V&1*6  
     0级衍射并不分散,但2级衍射相对于1级衍射表现出较大的发散角。 |5uvmK  
     通过光栅参数和光栅方程的计算可发现重叠为760nm(1级)和380nm(2级) Cu5fp.OS7  
     光栅方程: a[<'%S#3x  
    k7rFbrL Z  
    ^CIO,I  
    zEG6T*  
    s>=DfE-;"  
    5. 结果:光谱分辨率 (1~d/u?2\  
    P\;L#2n  
    8p4J7 -  
    file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run jo75M Sj  
    ^;";fr Vw  
    6. 结果:分辨钠的双波段 .ZuRH_pI  
     应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 9(;5!q,Gsg  
       Vej [wY-c  
    "O{_LOJ  
    [>5<&[A  
    设置的光谱仪可以分辨双波长。 2V6=F[T  
    {H]xA3[]  
    file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run r-M:YB  
    *R] Ob9X  
    7. 总结 "7v/ -   
    模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 i$~2pr  
    1. 仿真 ^Eu]i  
    以光线追迹对单色仪核校。 i/ED_<_ Vg  
    2. 研究 \;al@yC=T  
    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。 !N\<QRb\q  
    3. 应用 wul$lJ?tE  
    应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 n#jBqr&!M  
    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。 3\x@G)1  
    扩展阅读 8>T#sO?+  
    1. 扩展阅读 ?xftr(  
    以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 I r8,=  
    (0L7Ivg<  
     开始视频 ws"{Y+L  
    - 光路图介绍 W62 $ HI  
    - 参数运行介绍 \Wdl1 =`  
    - 参数优化介绍 !VaKq_W  
     其他测量系统示例: 1&zvf4  
    - 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) C,*3a`/2M^  
    - 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) qOA+ao  
     
    分享到