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) AIE)q]'Q  
X \h]N  
应用示例简述 ?Z;knX\?J  
*P_TG"^{W  
1.系统说明 Cc=`:ED+  
ON=xn|b4  
 光源 Y A;S'dxY  
— 平面波(单色)用作参考光源 l_8t[  
— 钠灯(具有钠的双重特性) ^,?]]=mE  
 组件 `T-(g1:9  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 $N+azal+y  
 探测器 sl)_HA7G  
— 功率 %3q@\:s  
— 视觉评估 ~<|xS  
 建模/设计 BqR8%F  
— 光线追迹:初始系统概览 ZJ!/49c*>  
— 几何场追迹+(GFT+): GE"#.J4z  
 窄带单色仪系统的仿真 d/;oNC+  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 zRB1V99k  
Qd@`jwjS  
2.系统说明 s,0,w--=  
FO*Py)/rX  
;X\!*Loe  
f~E'0f_  
3.系统参数 d(h`bOjI  
u%&zY97/  
-PxA~((g5  
9ah,a 4  
GXsHc,  
4.建模/设计结果 ];IUiS1  
]92@&J0w  
vK|d P3  
{+Eq{8m`  
总结 Z,ag5 w`]L  
/\2s%b*  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 @ij}|k%*  
1. 仿真 W[+E5I  
以光线追迹对单色仪核校。 K^9!Qp  
2. 研究 c,e 0+  
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。 $NqT ={!  
3. 应用 G:f]z;Xdp  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 w(s"r p}  
可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 RM,r0Kv17Y  
V7 c7(G  
应用示例详细内容 qdzc"-gH`  
系统参数 H+-9R  
7Sr7a {  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 j5tA!o  
Czerny-Turner干涉仪是一种广泛用于光和样本的光谱研究。主要由两个球面或抛物面反射镜、两个光阑以及一个作为分光元件的光栅组成。 2E;*kKw[  
AOeptv^k3}  
7j{SCE;  
'kPShZS$b  
2. 系统参数 O7:JG[tR*  
5^[V%4y>  
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。 entO"~*EX  
*YYm;J'  
KUZ'$oKg  
]{Iy<  
3. 说明:平面波(参考) vxK}f*d  
7 zK%CJ  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 <T<?7SE+  
H<g- Bhv  
:jgwp~l  
8D)2/$NsY}  
4. 说明:双线钠灯光源 ,M5J~Ga  
p-r}zc9@  
E[^66(KR  
 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。 ;E(%s=i  
 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)。 StA5h+[m  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 z`5d,M  
wSnY;Z9W_  
4mPCAA7  
r@^h,  
5. 说明:抛物反射镜 b$H{|[  
9psD"=/"  
D8qZh1w%A|  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 2t*@P"e!  
 出于此目的,在VirtualLab库目录中选择离轴抛物面反射镜(楔形)组件。 zuwCN.  
-# |J  
%Gv8 ]Yb  
-BgzAxa  
) j_g*<  
bwS1YGb  
6. 说明:闪耀光栅 (s z=IB ;  
fXEF]C  
G(EiDo&  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 :"|}oKT%mP  
 通过使用闪耀光栅,可以对期望衍射级次的衍射效率进行优化 he;&KzEu  
/9QI^6& SX  
 =6Ihk  
/MO|q  
1Y_Cd  
ehPrxIyC  
7. Czerny-Turner 测量原理 ;3-5U&Axt  
bO^#RVH  
通过光栅倾斜角的变化,入瞳的像可经过探测器孔径进行扫描。探测器可以评估光入射的能量。 F\ yxXOI  
" +'E  
rfpeX   
4#{i  
ML^c-xY(  
8. 光栅衍射效率 4N|^Joi  
]'3e#Cqeh  
s+8 v7ZJ  
 VirtualLab的光栅组件可通过傅里叶模态法(FMM)对衍射级次进行严格的计算。 prV:Kq;O  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 ~q 0)+'  
 3个不同波长的不用的衍射效率的归一化强度:(可被测量系统的计算视为如此) mx y>  
<O>1Y09C/  
a$y=+4L  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd ggR@& \  
gBA UrY%]  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 ]cdKd)  
nlQ<Aa-%  
t9685s  
Pwn"!pk  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 %6}S1fuA  
-K9bC3H  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 eZ#nZB  
.H {  
d h#4/Wa,  
k>I[U}h  
 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)。 &=oW=g2  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 S-&[Tp+N  
uDJi2,|n  
应用示例详细内容 $@<qaR{t\  
}J"}5O2,b  
仿真&结果 UT|FV twO  
cLj@+?/  
1. 结果:利用光线追迹分析 =(Y 1y$  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 gs wp:82e2  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 @.T(\Dq^  
.]}kOw:(#  
?&W1lYY  
K<'L7>s3lA  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd $R4[TQY).!  
BQq,,i8H  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 b1Bu5%bt,:  
 通过将光栅倾斜合适的角度以选择被探测的波长 (可通过光栅方程计算该角度)。 1:%HE*r  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, RLBjl%Q>  
;`Eie2y{M  
 通过该功能给定波长,可以自动设置合适的倾斜角。因此,如为了仿真全谱段,参数运行必须指定波长。 o-"/1zLg4  
gmkD'CX*A  
VDq4n;p1  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms 6UOV,`:m+  
69AgPAv<k  
3. 衍射效率的评估 E#?*6/  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 W&23M26"{  
m2{3j[  
hyqsMkW|  
比较经典场追迹和几何场追迹+可知,由于两者的差别较小,可忽略衍射效应。采用更快速的GFT+引擎用于后续研究。 gU1E6V-Jm  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd \lwYDPY:  
<+ 0cQq=2  
4. 结果:衍射级次的重叠 R?@F%J;tx  
 因为光栅用于分离多谱段(如可见光),所以不同衍射级次可能发生重叠。 ov>Rvy  
 VirtualLab的光栅组件可以计算所有期望的衍射级次(包括利用傅里叶模态法计算衍射效率)。 ~RGZY/4  
 0级衍射并不分散,但2级衍射相对于1级衍射表现出较大的发散角。 k9H7(nS{  
 通过光栅参数和光栅方程的计算可发现重叠为760nm(1级)和380nm(2级) c#X9d8>  
 光栅方程: \-3\lZ3qj  
ma@3BiM  
2]W"sT[  
c^0Yu Bps[  
ip6$Z3[)  
5. 结果:光谱分辨率 C;7?TZ&xw  
DtkY;Yl  
;O` \rP5w  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run P9h]B u  
m:|jv|f  
6. 结果:分辨钠的双波段 rF C6"_  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 f@U\2r  
   Z@ AHe`A  
"J:~Aa%_  
~xI1@^ r  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 OL+dx`Y  
3J t_=!qlo  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run V?"X0>]0  
GQ<]Sd}[  
7. 总结 LDDeZY"xd  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 `tZu~ n  
1. 仿真 H}G=%j0  
以光线追迹对单色仪核校。 `@+}zE  
2. 研究 7-a[W   
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。 rUZRYF4C  
3. 应用 :EOx>Pf_9)  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 Q|40 8EM  
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。 qFEGV+  
扩展阅读 v^;-w~?3  
1. 扩展阅读 .Cv0Ze  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 yU* upQ  
|GPR3%9  
 开始视频 ShXk\"  
- 光路图介绍 fBCW/<Z  
- 参数运行介绍 ,nn5LQ|l.j  
- 参数优化介绍 OU)~ 02|\  
 其他测量系统示例: !]c]:ed\C  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) v @zpF)|  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) ,#=ykg*~/  
/ S  
b~F(2[o  
QQ:2987619807 scmn-4j'{  
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 © 2005-2026 光行天下 蜀ICP备06003254号-1 网站统计