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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) q5G`N>"V  
ecMpU8}rR  
应用示例简述 !%/2^  
c yH=LjgJf  
1.系统说明 u-u:7VtH0=  
ufB9\yl{~  
 光源 %zYTTPLZ  
— 平面波(单色)用作参考光源 t3<HE_B|  
— 钠灯(具有钠的双重特性) j*_>/gi  
 组件 f#&@Vl(i&  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 eHc.#OA&  
 探测器 sp7#e%R\  
— 功率 TdL/tg!  
— 视觉评估 q-r5zGI  
 建模/设计 0 } |21YED  
— 光线追迹:初始系统概览 (gEz<}Av.  
— 几何场追迹+(GFT+): },%, v2}  
 窄带单色仪系统的仿真 Ij?Qs{V  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 *(o^w'5  
xzb{g,c   
2.系统说明 xMA2S*%ca  
q22@ZRw  
1Gw_S?$7  
"Z#MR`;&29  
3.系统参数 $]~|W3\G  
T~naAP  
I3A xK A  
B*^8kc:)L  
hY/i)T{  
4.建模/设计结果 }w5`Oig[  
98Im/v  
"u3 N9  
v M $Tn  
总结 &`}ACTY'P  
= /kT|  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 NC%)SG \  
1. 仿真 P,bis7X.  
以光线追迹对单色仪核校。 q) !G5j3  
2. 研究 s@K #M  
应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 keS%w]87  
3. 应用 A&`7 l5~X  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 jF 6[+bW<  
可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 n:[LsbTk  
@O| l A  
应用示例详细内容 x?2y^3<5  
系统参数 vqRW^>~-B  
Mo&Po9  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 EoOwu-{  
Czerny-Turner干涉仪是一种广泛用于光和样本的光谱研究。主要由两个球面或抛物面反射镜、两个光阑以及一个作为分光元件的光栅组成。 bdyIt)tK+  
eXQzCm  
'_%`0p1  
^fhkWx4i  
2. 系统参数 p2j=73$  
_j?/O)M 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。 aZL FsSY  
c59l/qoz  
ILT.yxV  
29k\}m7l<*  
3. 说明:平面波(参考) ZZU"Q7`^  
AjMx\'(C  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 Y -G;;~  
/@9-D 4  
?OdJ t  
Zl7m:b2M  
4. 说明:双线钠灯光源 N}7tjk   
Jc,{ n*  
[ FNA:  
 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。 =xPBolxm5U  
 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)。 5# $5ct  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 3QD##Wr^  
>TwL&la  
^ ,yh384  
APY*SeI V  
5. 说明:抛物反射镜 /@f3|L<1@V  
P[a\Q`}L  
S`&YY89{&  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 ^r0mx{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。 ccJ!N  
&HYs^|ydrr  
"P {T]  
\!,qXfTMB  
y w>T1  
y1+~IjY  
6. 说明:闪耀光栅  B!+`km5  
l/@t>%  
. [5{  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 [";<YR7iRN  
 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 Dl95Vo=1  
:{KoZd  
5b-: e? |  
ET}Dh3A  
Hm55R  
PK|"+I0  
7. Czerny-Turner 测量原理 ( mKuFz7  
$r87]y!  
通过光栅倾斜角的变化,入瞳的像可经过探测器孔径进行扫描。探测器可以评估光入射的能量。 H}B%OFI\+  
"R v],O"  
a5# B&|#q  
iLD:}yK  
b{wj4  
8. 光栅衍射效率 JJ$q*  
XB'PEvh8  
+$H`/^a.  
 VirtualLab的光栅组件可通过傅里叶模态法(FMM)对衍射级次进行严格的计算。 'vUx4s  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 Zjx:1c= b  
 3个不同波长的不用的衍射效率的归一化强度:(可被测量系统的计算视为如此) PK<+tIm\  
#DFfySH)A  
BR [3i}Ud  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd E/_I$<,_y  
CDTM<0`%  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 9akIu.H  
/vLdm-4  
q2C._{ 0'  
;}k9YlQrN  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 -r!sY+Z>  
 }L.&@P<  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 ).b,KSi  
o)pso\;  
.V Cfh+*J#  
O^,%V{]6\  
 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)。 w`$M}oX(  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 #[C=LGi  
_pS |bqF  
应用示例详细内容 OW|5IEC  
F+3}Gkn  
仿真&结果 _`(WX;sK  
-x?I6>{  
1. 结果:利用光线追迹分析 )IH|S5mG?  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 d1rIU6  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 vRQ7=N{3  
ecRY,MN  
@ysc?4% q  
jJK`+J,i}X  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd uVn"'p-  
}; ;Thfd  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 yxx'g+D*  
 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)。 TC+L\7   
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, 2aR<xcSg  
EDf"1b{PX  
 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。 88l\8k4r  
t.`&Q|a  
NM{/rvM  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms f6r~Ycf,f  
XDdF7i}  
3. 衍射效率的评估 /eO :1c  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 zY=eeG+4s  
"A]Xe[oS  
UTLuzm  
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。 Ey#7L M)  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd [ u.r]\[J  
?~p]Ey}~9  
4. 结果:衍射级次的重叠 7B)m/%>3s  
 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。 'C2X9/!,  
 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)。 <lo\7p$A  
 0级衍射并不分散,但2级衍射相对于1级衍射表现出较大的发散角。 dz>2/'  
 通过光栅参数和光栅方程的计算可发现重叠为760nm(1级)和380nm(2级) : [r/ Y  
 光栅方程: NrK.DY4  
5Y(<T~  
D02(6|  
_*m<Z;Et  
nUy.gAb  
5. 结果:光谱分辨率 N7 FndB5%  
S<Os\/*  
js..k*j  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run rijavZS6  
6^l|/\Y{  
6. 结果:分辨钠的双波段 pRys 5/&v  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 :2zga=)g  
   J_S8=`f%  
`]7==c #Y  
pv[Gg^  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 |Fi{]9(G2  
bpx ^  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run >2t.7UhDI  
JuKG#F#,  
7. 总结 -Is;cbfLj/  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 MfA@)v  
1. 仿真 ?`lD|~  
以光线追迹对单色仪核校。 [. Db56  
2. 研究 B{ Ab #  
应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 ;0vCZaEF  
3. 应用 Fc6o6GyL|o  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 4^Y{ BS fF  
可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 qipV'T,S  
扩展阅读 9$?Sts}6&  
1. 扩展阅读 Fd86P.Df  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 xt&4]M V  
J6I:UML  
 开始视频 FMi:2.E  
- 光路图介绍 C<Z{G%Qm  
- 参数运行介绍 r@a]fTf  
- 参数优化介绍 48IrC_0j  
 其他测量系统示例: 0MI4"<  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) " vka7r  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) lQM&q  
ZfMs6`Wv 1  
vh#81}@N7*  
QQ:2987619807 OUk"aAo  
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
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