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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) $dh4T";  
Mp"'?zf  
应用示例简述 $.Q>M]xH  
u}}9j&^Xa  
1.系统说明 dG-or  
gFs/012{  
 光源 Ft;u\KT  
— 平面波(单色)用作参考光源 PB(  
— 钠灯(具有钠的双重特性) \} Acq;  
 组件 R'I_xjC  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 A ,-V$[;~D  
 探测器 S6T!qH{6  
— 功率 qfG tUkSSb  
— 视觉评估 O5qW*r'  
 建模/设计 @>G&7r:U  
— 光线追迹:初始系统概览 6b ]1d04hT  
— 几何场追迹+(GFT+): b-BM"~N'  
 窄带单色仪系统的仿真 w=D%D8 r2  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 ]A]Ft!`6z  
P}hY {y'  
2.系统说明 vXWsF\g  
BjyXQ9D  
UXwB$@8  
UW hn1N  
3.系统参数 NFY|^*bll  
w53z*l>ek  
g=xv+e  
f2 ydL/M,  
 ,v*p  
4.建模/设计结果 _,_8X7  
<AMb!?Obh  
QJ#u[hsMFp  
>+:r '  
总结 my ;  
9fP) Fwih  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 qRPc %"  
1. 仿真 8 "_Bq  
以光线追迹对单色仪核校。 r(: 8!=~K  
2. 研究 [`.3f'")j  
应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 )W8L91-  
3. 应用 OL=ET)Y  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 ,!6M* |  
可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 _%wK}eH+sy  
]{!!7Zz  
应用示例详细内容 As@ihB+(\  
系统参数 Hz}+SAZ  
I9}+(6  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 T-9k<,>?  
Czerny-Turner干涉仪是一种广泛用于光和样本的光谱研究。主要由两个球面或抛物面反射镜、两个光阑以及一个作为分光元件的光栅组成。 ;TL(w7vK  
ORowx,(hX  
sDLS*467  
\|2t TvW,0  
2. 系统参数 f?%qUD_#  
v"u7~Dw# 1  
元件在1m范围内的距离与非常窄的入瞳孔径进行结合以确保单色仪/光谱仪的高光谱分辨率。 7E$eN8H  
:E>&s9Yj?  
iV?` i  
w]};0v&\~s  
3. 说明:平面波(参考) eo1&.FQu  
2GSgG.%SSM  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 #P(l2(  
})@tA<+  
\F 3C=M@:  
P*pbwV#|  
4. 说明:双线钠灯光源 m@ i2#  
)xB$LJM8  
LZ~2=Y< U(  
 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。 7p)N_cJD  
 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)。 `Kh]x9Z  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 =G( *gx  
LGIalf*7  
>b>M Km>q  
xC-BqVJ%_T  
5. 说明:抛物反射镜 }>V/H]B  
* [tc  
ZB828T3  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 $+Vmwd;  
 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。 uie~'K\y  
%a5t15 9  
R'zu"I  
rO0ZtC{K  
"2a$1Wmj(  
VCjq3/[_  
6. 说明:闪耀光栅 9#uIC7M  
=HVfJ"vK  
2B-.}OJ  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 );nz4/V  
 通过使用闪耀光栅,可以对期望衍射级次的衍射效率进行优化 N31?9GE  
ejVdxVr\7  
f`9JE8  
4otl_l(`yv  
:q^R `8;(t  
pprejUR  
7. Czerny-Turner 测量原理 =p]mX )I_  
{LP b))  
通过光栅倾斜角的变化,入瞳的像可经过探测器孔径进行扫描。探测器可以评估光入射的能量。 4r\*@rq  
ABc)2"i:*  
YZ+>\ x  
D9.`hs0  
v dU%R\  
8. 光栅衍射效率 8h|M!/&2  
Sk\n;mL:  
q +R*Hi  
 VirtualLab的光栅组件可通过傅里叶模态法(FMM)对衍射级次进行严格的计算。 Edw2W8  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 ;K_}A4K  
 3个不同波长的不用的衍射效率的归一化强度:(可被测量系统的计算视为如此) PL@~Ys0  
vt.P*Z5  
?q _^Rj$  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd pz 7H To;p  
1Dq<{;rWb  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 daslaa_A  
["a"x>X&  
g:_hj_1Y M  
+Q)ULnie e  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 D+sQPymI  
~.Cv DJy  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 f2yq8/J8.  
GAw(mH*  
3pSj kS|?>  
BX[~% iE  
 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)。  DtWxr  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 5 6DoO'  
w2{g,A|  
应用示例详细内容 Z~p!C/B  
Fu7M0X'p  
仿真&结果 '^iUx,,ZQ  
E ] B7  
1. 结果:利用光线追迹分析 Hz@h0+h  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 #6=MKpR  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 NQX>Qh 2  
sWHyL(C@  
6)}B"Qd  
*}cSE|S%  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd ?^u^im  
eY,O@'"8`  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 1u~ MXGF  
 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)。 (}smW_ `5  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, l%~lz[  
:et#0!  
 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。 $wV1*$1NM  
_?`&JF?*  
+ P7o4]:/  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms JoZ(_Jh%m  
WC*=rWRxF  
3. 衍射效率的评估 ;3"@g]e  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 <*(^{a. O  
ST Z]8cw  
#HAC*n  
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。 8{0k0 &x  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd 8 #}D : (  
G.\l qYrXU  
4. 结果:衍射级次的重叠 hmC*^"C>U=  
 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。 +G*JrwJ&=  
 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)。 WsI>n  
 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。 R)5n 8  
 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) ''H"^oS  
 光栅方程: mchJmZ{A  
g(Yb^'X/  
< zOi4v0  
"m$3)7 $  
G2:%g(  
5. 结果:光谱分辨率 uw AwWgl  
=*Z5!W'd  
z6*<V5<7  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run J2VTo: In  
A+getdr  
6. 结果:分辨钠的双波段 x Q4%e[/  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 #Sh <Ih  
   YXW%]Uy+  
^D{lPu 3  
;*2>ES  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 #%lo;W~IY  
x=q;O+7]  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run ?D`T7KSe~D  
Oy57$  
7. 总结 =(HeF.!  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 3g~'5Ao  
1. 仿真 LR(-<"  
以光线追迹对单色仪核校。 ;30nd=  
2. 研究 uXjP`/R|  
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。 "Gb1K9A im  
3. 应用 eHiy,IN  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 !C4!LZ0A  
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。 fHRMu:q  
扩展阅读 [ic870_  
1. 扩展阅读 _)T5lEFl=  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 '' O7=\  
=O).Lx2J  
 开始视频 A/7{oB:a  
- 光路图介绍 n+;6=1d7ZW  
- 参数运行介绍 Om;&_!i  
- 参数优化介绍 4JGtI*%5lq  
 其他测量系统示例: TS2ZF{m  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) ;!!n{l$r'  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) G` XC  
m,UGWR  
).^}AFta  
QQ:2987619807 G3G#ep~)vC  
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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