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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) h-6x! 6pm  
upiYo(sN.  
应用示例简述 e\.  
ak\[+wQ  
1.系统说明 Lum5Va%0  
#6@4c5{2=4  
 光源 L[tq@[(IJ  
— 平面波(单色)用作参考光源 10CRgrZ  
— 钠灯(具有钠的双重特性) 2}rYH;Mx  
 组件 \m#{ {SGm  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 m8Rt>DY  
 探测器 S3^(L   
— 功率 Bo0f`EC I  
— 视觉评估 6*:U1{Gl)  
 建模/设计 :kvQ3E0  
— 光线追迹:初始系统概览 9JJk\,  
— 几何场追迹+(GFT+): 9\>{1"a  
 窄带单色仪系统的仿真 _8e0vi!~2  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 A().1h1_k  
?u>A2Vc!  
2.系统说明 l:*.0Tj  
Mp06A.j[  
2E0oLl[  
uOPLJ?%  
3.系统参数 KebC$g@W  
f1q0*)fk  
"] ]aF1  
o\X|\nUk  
d$y?py  
4.建模/设计结果 ;)z+dd#3  
lT_dzO  
B1TWOl?d{  
Qp+M5_  
总结 Z  GrDa  
q-qz-cR  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 aX? tnDv  
1. 仿真 M:oZk&cs  
以光线追迹对单色仪核校。 ~YXkAS:  
2. 研究 ucFfxar"  
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。 =l>=]O~h  
3. 应用 e?:1wU  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 's$/-AV  
可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 *RFBLCt  
=nv/ r  
应用示例详细内容 rW+}3] !D/  
系统参数 c"P:p%\m&u  
_% i!LyG  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 0a:@DOzT  
Czerny-Turner干涉仪是一种广泛用于光和样本的光谱研究。主要由两个球面或抛物面反射镜、两个光阑以及一个作为分光元件的光栅组成。 TPmb]j  
p5J!j I=  
c| X }[  
l_pf9 !z  
2. 系统参数 YwZ ]J  
6 2t 9SY  
元件在1m范围内的距离与非常窄的入瞳孔径进行结合以确保单色仪/光谱仪的高光谱分辨率。 4jC7>mE  
8d(l)[GZt  
);{76  
@ X5#?  
3. 说明:平面波(参考) Y)7\h:LIg  
J:G{  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 7h`t-6<!q  
zN/nKj: Q  
bSa]={}L(  
GjbOc   
4. 说明:双线钠灯光源 0@RVM|  
TjOK8 t  
\zhCGDm1_  
 为了增强光谱仪的光谱分辨率,对钠灯的双波长特性进行研究。 68~5Dx  
 双波长通过旋转轨道的相互作用分离,表现为具有515GHz频率差异(波长差为0.6nm)。 Pb<6-Jc[  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 e^UUR-K%  
|{La@X  
4)Ew rU  
fJ+4H4K  
5. 说明:抛物反射镜 >J{e_C2ZS  
zb.sh  
q s iV  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 yUs/lI, Q  
 出于此目的,在VirtualLab库目录中选择离轴抛物面反射镜(楔形)组件。 {Rn*)D9  
K4b2)8  
8F/zrPG  
S~M/!Xb  
kArF Gb2c  
(O/W`qo  
6. 说明:闪耀光栅 le6eorK8  
M-(,*6Q  
qNUd "%S  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 seb/rxb  
 通过使用闪耀光栅,可以对期望衍射级次的衍射效率进行优化 r(<91~Ww  
? 3oUkGfn  
!8tqYY?>@\  
~I]aUN  
u$qazj  
-i]2 b  
7. Czerny-Turner 测量原理 CKX3t:HP0  
lYU?j|n  
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。 /a s+ TU`A  
:0p$r pJP  
0 > QqsQ  
dJ~Occ1~r  
D4*_/,}  
8. 光栅衍射效率 O7p=|F"  
>AWWwq -  
 {IT xHt  
 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。 +9M";'\c  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 A(z m  
 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) 1w+)ne_&  
`:d\L H  
()Q q7/  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd Q)5V3Q]@^  
kJ)Z{hy  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 67U6`9d  
r+tHVh  
hLT?aQLx  
JO~62='J  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 9&s>RJ  
J^zB 5W,)  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 &td   
WsT   
 xF*i+'2  
[4+I1UR`  
 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)。 !1l~'/r  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 l!:L<B  
[@@EE> y  
应用示例详细内容 0XI6gPo%  
5+t$4N+P  
仿真&结果 bQdu=s[  
FLIU}doc  
1. 结果:利用光线追迹分析 #Fkp6`Q$x  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 /Eu|Jg=I  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 ^JGwCHeb|H  
Nl^u A  
xRZ/[1f!  
pDcGf7  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd lkJe7 +s  
s0DT1s&  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 HrUE?Sq  
 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)。 (IIZvCek  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, GE=PaYz  
24\^{3nOK  
 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。 ,x?Jrcx~'C  
@QE&D+NS  
tD,I7%|@  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms uvi&! )x  
5yjG\ ~  
3. 衍射效率的评估 #$l:%  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 E@-5L9eJ\  
Bve',.xH  
8[#EC3  
比较经典场追迹和几何场追迹+可知,由于两者的差别较小,可忽略衍射效应。采用更快速的GFT+引擎用于后续研究。 H#G3CD2&  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd gL`aLg_  
Hk$do`H-=Y  
4. 结果:衍射级次的重叠 <`NtTG  
 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。 h;R>|2A  
 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)。 &w:0ad|  
 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。 x:c'ek  
 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) FytGg[#]  
 光栅方程: \y+^r|IL  
0 c ]]  
ULO_?4}B  
AqH GBH0  
5x!rT&!G  
5. 结果:光谱分辨率 En4!-pWHQ  
G/_xn5XDD  
H|/"'t OZ  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run 3,J{!  
2'Raj'2S4  
6. 结果:分辨钠的双波段 { T<[-"h  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 ^ Z3y  
   >)k[085t  
#}Bv/`t  
3N4kW[J2i  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 L]l?_#*x  
QHd|cg  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run '@5 x=>  
Nw%^Gs<~  
7. 总结 7/K'nA  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 -![{Zb@  
1. 仿真 U*XdFH}vV  
以光线追迹对单色仪核校。 VBW][f  
2. 研究 r]Lj@0F>8  
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。 yM7FR);  
3. 应用 {c7@`AV]  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 0^6}s1d_  
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。 ONUa7  
扩展阅读 b#n  
1. 扩展阅读 fw|t`mUGu  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 c?6(mU\x  
\w-3Spk*  
 开始视频 ReGT*+UN  
- 光路图介绍 ]deO\mB  
- 参数运行介绍 X@/X65=[  
- 参数优化介绍 W #kLM\2L  
 其他测量系统示例: 6=x]20  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) [ C!m,4  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) ony;U#^T  
DmZ_tuVI  
Hi U/fi`  
QQ:2987619807 IvI;Q0E-3  
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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