首页 -> 登录 -> 注册 -> 回复主题 -> 发表主题
光行天下 -> FRED,VirtualLab -> Czerny-Turner单色仪&光谱仪的仿真 [点此返回论坛查看本帖完整版本] [打印本页]

infotek 2020-11-19 09:26

Czerny-Turner单色仪&光谱仪的仿真

测量系统(MSY.0003 v1.1) z<]bv7V  
E2B>b[  
应用示例简述 A"Q@W<.  
woq)\;CK  
1.系统说明 ?*r!{3T ,u  
l2hG$idC  
 光源 ;7Oi!BC  
— 平面波(单色)用作参考光源 t5 a7DD  
— 钠灯(具有钠的双重特性) djT5 X  
 组件 Eaad,VBtU  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 ngi<v6i  
 探测器 /NF#+bx  
— 功率 dV8iwI  
— 视觉评估 b]gY~cbI8  
 建模/设计 F=)eLE{W  
— 光线追迹:初始系统概览 j;K#]  
— 几何场追迹+(GFT+): y|_Eu:  
 窄带单色仪系统的仿真 vuz4qCQ  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析  +f4W"t  
t^E hE  
2.系统说明 VanB>|p6  
#l1Qe`  
ZEbLL4n  
b~7drf  
3.系统参数 :6;e\UE  
@LLTB(@wR  
:u%$0p>  
A~lIa$U$b  
'~-IV0v9  
4.建模/设计结果 _>bRv+RVR  
N~,_`=yRx  
^&c$[~W  
iz}sM>^  
总结 kReG:  
e&X>F"z2  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 C>|@& o1  
1. 仿真 'b:Ne,<  
以光线追迹对单色仪核校。 igDyp0t  
2. 研究 p*;Qz  
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。 %6 =\5>  
3. 应用 Gg0#H^s( (  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 xQt 3[(Z  
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。 >R,?hWT  
'zgvQMu  
应用示例详细内容 m[2'd  
系统参数 w!q&  
CdhSp$>  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 }WP-W  
Czerny-Turner干涉仪是一种广泛用于光和样本的光谱研究。主要由两个球面或抛物面反射镜、两个光阑以及一个作为分光元件的光栅组成。 p4/$EPt)lY  
2DMrMmLI  
J l7z|QS  
r25Z`X Z  
2. 系统参数 fB#XhO  
T'rjh"C&|  
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。 Q2~5"  
?=|kC*$/G  
<lFY7' aY  
dhR(_  
3. 说明:平面波(参考) Z}cIA87U  
RLKj u;u  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 ~y\:iL//E  
A1JzW)B  
v}il(w;O  
! sYf<  
4. 说明:双线钠灯光源 y' tRANxQ  
kP,7Li\  
lpEDPvD_Vm  
 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。 P79R~m`  
 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)。 ]O@"\_}  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 _p4}<pG  
tjb/[RQ  
J@bW^>g*6u  
/(%Ig,<"JC  
5. 说明:抛物反射镜 R# 6H'TVE  
_.f@Y`4d  
Q#rt<S1zW  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 Hhf72IX  
 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。 BRtXf0~&p  
Kx]> fHK  
Dt {')  
2YIF=YWO},  
:,C%01bH|l  
ze"~Ird  
6. 说明:闪耀光栅 i]M"Cu*  
-lp"#^ ;  
=K6c;  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 2}`R"MeS  
 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 u`p_.n:5)  
y"R("j $  
Dm4B  
"8t\MKt(  
2 zl~>3S  
%AgA -pBp  
7. Czerny-Turner 测量原理 9UmBm#"  
X<K9L7/*  
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。 00,9azs  
& >b+loF  
:C}Hy  
nhT;b,G.Z  
o>K &D$J;O  
8. 光栅衍射效率 #L1>dHhat  
u[mY!(>nQ  
8}K"IW  
 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。 !Ud:?U  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 d q pgf@  
 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) Z%;)@0~f  
9i[4"&K  
uri*lC  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd \CtQ*[FmN  
$/.<z(F  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 7%tR&F -u  
0&B:\  
8vO;IK]9b^  
~%KM3Vap  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 '2wCP EC  
B{=009.  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 l<n5gfJ  
\AHY[WKx  
x~Pvh+O  
xi.IRAZX  
 增大平面波光源和孔径的距离仅是为了更清晰的显示3D视图(可在光路编辑器中实现)。 2b!j.T#u  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 Dx0O'uwR  
p}f-c  
应用示例详细内容 =1Ri]b  
/Bm#`?(ia  
仿真&结果 y-<$bA[K~  
t,1in4sN  
1. 结果:利用光线追迹分析 n/?eZx1  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 Gb?g,>C  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 &h\CS8nT%  
0 S2v"(_T  
E0T&GR@.  
ki`8(u6l  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd Z/n3aYM  
99a \MH`^  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 =9fEv,Jk  
 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)。 w)^\_uAlS  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, 7}A5u,.,ht  
%`eJ66T  
 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。 fqN75['n  
`,Xb8^M2  
OWZS3Y+  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms T G_bje  
}2h't.Z<u  
3. 衍射效率的评估 /MhS=gVxM  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 /%5_~Jkr,  
[f=.!\0\  
\WiqN*ZF  
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。 YWSz84d  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd ](_{,P  
{:,_A  
4. 结果:衍射级次的重叠 TR~|c|B  
 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。 %V31B\]Nz7  
 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)。 abL/Y23 "  
 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。 >dyhox2*"  
 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) _O"L1Let  
 光栅方程: (=`Z0)=  
Z(KmS (  
O@nqHZ  
`bzr_fJ  
9LH=3Qt  
5. 结果:光谱分辨率 Jc`Rs"2  
Q,D0kS P  
tCX9:2c  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run r}ZLf  
g})6V  
6. 结果:分辨钠的双波段 5/ tj  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 *wV iH  
   zIP[R):3&U  
,GP!fsK  
{d^Q7A:`  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 mm_^gQ,`  
SOhSg]g  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run 6`_!?u7  
D*CIE\+  
7. 总结 JOJh,8C) 6  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 >~h>#{&  
1. 仿真 :-w@^mli  
以光线追迹对单色仪核校。 EbG_43SV  
2. 研究 ,wEM Jh  
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。 tB GkRd!  
3. 应用 (~=Qufy  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 ?E%U|(S)=L  
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。 *C5:#A0  
扩展阅读 I0I_vu  
1. 扩展阅读 4sj9Z:  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 be&6kG  
:-$cdZ3E  
 开始视频 |~z8<  
- 光路图介绍 ooomi"u  
- 参数运行介绍 uFGv%W  
- 参数优化介绍 B"7$!Co  
 其他测量系统示例: 3?.6K0L  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) =>HIF#jU  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002)  yQ<6p3  
}/_('q@s\  
{'h)  
QQ:2987619807 J f\Qf  
chenming95 2021-04-22 11:04
楼上你有图中的仿真文件么
lqqmuc2009 2021-06-09 15:05
想学习
查看本帖完整版本: [-- Czerny-Turner单色仪&光谱仪的仿真 --] [-- top --]

Copyright © 2005-2025 光行天下 蜀ICP备06003254号-1 网站统计