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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) XrR@cDNx{  
MQ;c'?!5[!  
应用示例简述 p\lS ) 9  
`:WVp~fn  
1.系统说明 APxy %0Q  
hKq <e%oVH  
 光源 q~*3Bk~  
— 平面波(单色)用作参考光源 c\GJfsVk  
— 钠灯(具有钠的双重特性) T' O5> e  
 组件 (?MRbX]@  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 +N0V8T%~z.  
 探测器 "=)i'x"0"  
— 功率 |k5uVhN  
— 视觉评估 Oi{X \Y  
 建模/设计 jxA`RSY  
— 光线追迹:初始系统概览 =L_L/"*rel  
— 几何场追迹+(GFT+): zt/p' khP3  
 窄带单色仪系统的仿真 \(UEjlo  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 ?D P]#9/4  
b_ 88o-*/  
2.系统说明 ow:}NI  
I"awvUP]a[  
9/Q_Jv-Q  
S0.   
3.系统参数 )@DT^#zR  
$Yfm>4  
y- S]\tu  
 _Y@'<S.  
E<]l]?  
4.建模/设计结果 .<JD'%?"  
"B`yk/GM]  
y7M"Dr%t^  
w <zO  
总结 xR5jy|2JJ  
>T3HkOT  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 X$,#OR  
1. 仿真 #BK\cIr  
以光线追迹对单色仪核校。 wc-H`S|@  
2. 研究 Ko%&~C_  
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。 75vd ]45as  
3. 应用 ;w1?EdaO  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 IQ$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。 MtOA A  
I^ W  
应用示例详细内容 U(5(0r  
系统参数 \~ O6S`,  
(mXV5IM  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 kJIKULf  
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。 CFD& -tED&  
W2h^ShG  
s]Z/0:`  
,ZjbbBZ  
2. 系统参数 k^gnOU;  
yBO88rfh>  
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。 `WF?87l1  
w2y{3O"p=  
Y<Y5HI"  
c0ET]  
3. 说明:平面波(参考) -)@DH;[tb  
w#_xV =  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 Gad! }dz  
?b, eZ+t  
]5D?Sc#-  
o2?[*pa  
4. 说明:双线钠灯光源 z<_{m 4I;  
'LIJpk3J  
{>>ozB.  
 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。 /Kb7#uq  
 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)。 04NI.Jv  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 Fc>W]1  
y|V/xm+Fp  
%,%s09tO  
g':mM*j&  
5. 说明:抛物反射镜 hX\XNiCiK8  
msg&~" Z  
q.i@Lvu#  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 [La=z 7*  
 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。  ~d_Z?Z  
;hNn F&l  
q{Hk27kt  
"XMTj <D  
?,NZ /n  
yJ8WYQQMG  
6. 说明:闪耀光栅 4 W}8?&T  
20;M-Wx  
95^w" [}4Q  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 %stZ'IX  
 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 rP,i,1Ar 4  
qQ%zSJ?  
2?rg&og6  
i{PRjkR  
h;f5@#F  
?rXh x{vD  
7. Czerny-Turner 测量原理 wIuwq>  
9 a2Ga   
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。 YFOK%7K  
)zI<C=])"  
eSoOJ[&$  
j#y_#  
>[,Rt"[V  
8. 光栅衍射效率 2fTkHBhn&  
~ C6< 75  
UZMo(rG.]{  
 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。 qO[6?q=c:  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 @^} % o-:  
 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) %k{~Fa  
b_cnVlN[  
F%bv vw*(  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd bmhvC9  
fG;)wQJ  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 bP&o] ?dN  
JT&CJ&#[h  
:2Qm*Y&_$V  
DSYtj} >  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 C9x'yBDv  
e{U`^ao`F8  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 *RUB`tEL  
z|F>+6l"Y7  
 S20x  
qqQnL[`)C  
 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)。 nVw]0Yl  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 wKe^5|Rr  
ww nc  
应用示例详细内容 D}vgXzD  
n_AW0i .  
仿真&结果 f( hK>H  
vTQQ d@  
1. 结果:利用光线追迹分析 _A kc7"  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 &5Ea6j  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 AUcq\Ys  
KMhoG.$Ra  
VXZdRsV8T  
511^f`P<  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd HI#}M|4n  
X<K[` =I  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 +che Lc  
 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)。 wd~e3%JM  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, WW0N"m'  
ii2X7Q  
 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。 9 }|Bs=q  
/#20`;~F)  
7 ;|jq39  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms F0o7XUt  
Dd<gYPC  
3. 衍射效率的评估 99G/(Z}  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 fW!~*Q  
y&t&'l/m  
E,shTh%&~  
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。 ;"!dq)  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd VaJX,Q  
i' %V}2  
4. 结果:衍射级次的重叠 RZjTUMAz4  
 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。 /$\yAOA'y  
 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)。 t< $9!"  
 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。 Ig"Krz  
 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) Se*ZQtwE  
 光栅方程: :35J<oG  
zOLt)2-<  
PDREwBX  
/XEcA 5C<  
5aL0N  
5. 结果:光谱分辨率 ;T/W7=4CZ  
|iLeOztuE  
{G&K_~Vj  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run z(g4D!  
Ec8Y}C,{7<  
6. 结果:分辨钠的双波段 eqD%Qdx  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 P-K\)65{Y  
   FfI $3:9  
QKCc5  
Ik>sd@X*|  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 ,COSpq]6  
^TVica  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run x@m"[u  
93kSBF#  
7. 总结 @za?<G>!'e  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 ']u w,b  
1. 仿真 7F4$k4r<  
以光线追迹对单色仪核校。 %g5weiFM  
2. 研究 (+4gq6b  
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。 %&c[g O!Za  
3. 应用 4FQU$f  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 1N x%uz  
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。 ~/! Zh  
扩展阅读 k <A>J-|  
1. 扩展阅读 ?:s`}b  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 LV0g *ng  
mdypZ1f_  
 开始视频 D4}WJMQ7s  
- 光路图介绍 oPk2ac  
- 参数运行介绍 ]Q-ON&/  
- 参数优化介绍 ;s3"j~5m)  
 其他测量系统示例: R/~j <.s3P  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) ul(1)q^  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) 8 fVI33  
LZ|G"5X[  
.Ig`v  
QQ:2987619807 U.crRrN  
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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