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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) w1-P6cf  
rOE: ap|KL  
应用示例简述 Pf,@U'f|  
EZjtZMnj  
1.系统说明 >"=DN5w ,S  
8TAJ#Lm  
 光源 li\=mH,Wr  
— 平面波(单色)用作参考光源 N8Zz6{rp  
— 钠灯(具有钠的双重特性) GrJLQO0$N  
 组件 x>##qYT  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 RzL(Gnb  
 探测器 LFW`ISY{  
— 功率 U'9z.2"}9  
— 视觉评估 (?t}S.>g  
 建模/设计 ,G}i:7  
— 光线追迹:初始系统概览 kD;pj3o&"2  
— 几何场追迹+(GFT+): N2'aC} I  
 窄带单色仪系统的仿真 mgVYKZWL-i  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 z#o''  
:EQ{7Op`  
2.系统说明 X|Y(*$?D7  
, p~1fB-/  
wxc#)W  
h ':ZF  
3.系统参数 Mhti  
54z.@BJhE  
b=/'c Q  
LYRpd  
/A-WI x  
4.建模/设计结果 Ws`ndR  
=iKl<CqI$E  
0]  
fM"*;LN!N  
总结 77)WNL/ x  
\298SH(!7  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 dV'EiNpf  
1. 仿真 }}tbOD)t  
以光线追迹对单色仪核校。 &LAXNk2  
2. 研究 / 'qoKof  
应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 / }$n_N\!)  
3. 应用 (V jU,'h  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 _;;Zz&c  
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。 ySmbX  
[DM0'4  
应用示例详细内容 OQKeU0v  
系统参数 u7[}pf$}  
[#q>Aq$11  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 q iOJ:'@  
Czerny-Turner干涉仪是一种广泛用于光和样本的光谱研究。主要由两个球面或抛物面反射镜、两个光阑以及一个作为分光元件的光栅组成。 Q&I`uS=F  
A'KH_])  
8\lh'8  
-<6?ISF2  
2. 系统参数 Mq Ai}z%  
R03 Te gwA  
元件在1m范围内的距离与非常窄的入瞳孔径进行结合以确保单色仪/光谱仪的高光谱分辨率。 Y!CUUWM  
&2`p#riAS  
LjBIRV7  
-U=Ci  
3. 说明:平面波(参考) yk`qF'4]  
>SK:b/i  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 +1y$#~dl  
kJ_8|  
VX$WL"A  
Zj_2>A  
4. 说明:双线钠灯光源 @m#OhERv  
+ t5SrO!`  
$0 olqt:  
 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。 1g{Pe`G,  
 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)。 \x}\)m_7M<  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 2]5{Xmmo9  
{6zNCO  
h)HEexyRg  
Kp`{-dUf  
5. 说明:抛物反射镜 i3,IEN  
2jFuF71  
?Afe }  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 9 %T??-  
 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。  oBkhb  
by/H:5}7  
-!j6&  
zsg\|=P  
SeD}H=,@  
T- en|.  
6. 说明:闪耀光栅 ;miif  
lT|Gkm<G  
N*o{BboK;  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 4 o*i(W  
 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 !ZYPz}&N_  
B.q/}\ ?(  
<q'l7 S  
zt(lV  
f+h\RE=BGt  
).SJ*Re*^I  
7. Czerny-Turner 测量原理 %F;BL8d  
bv[#|^/  
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。 AE0uBv  
]vvYPRV76  
F8f}PV]b  
Jka>Er  
VeYT[Us"  
8. 光栅衍射效率 9TW[;P2> )  
LhJUoX  
3p0v  
 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。 %QezC+n  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 QyD0WC}i  
 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) {&=+lr_h?  
Q(bOar5  
Q^(CqQo!<  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd !g@K y$  
7Sx|n}a-3  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 =;rLv7(a  
F]\ Sk'}&  
1q6)R/P  
V}jGxt0  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 ~ :ASv>m  
@Zt~b'n  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 vO}r(kNJ  
%{u@{uG0'3  
F9fLJol  
PCviQ!X  
 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)。  {^N,=m\  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 dli(ckr  
;TAj;Tf]H  
应用示例详细内容 G4* LO  
3l{V:x!9@  
仿真&结果 aAg Qv*  
p='j/=  
1. 结果:利用光线追迹分析 # T=iS(i  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 1}(22Q;  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 0<,{poMM  
w*F[[*j@.  
1 G>Ud6(3<  
1d5%(:@  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd 0AQ azhm  
2W,9HSu8  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 bMO^}qR`  
 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)。 HpnF,4A>  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, j4~(6Imm  
j-<-!jTd  
 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。 =:H-9  
X +`Dg::  
5vx 4F f  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms B)0/kY7c  
TRhMxH  
3. 衍射效率的评估 3=O [Q:8  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 (i~UH04r>s  
Z)@vJZ*7(  
[D"6&  
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。 I dK*IA4  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd 'OY4Q 'Z  
P5Xp #pa  
4. 结果:衍射级次的重叠 Rl?1|$%  
 因为光栅用于分离多谱段(如可见光),所以不同衍射级次可能发生重叠。 V]H(;+^P  
 VirtualLab的光栅组件可以计算所有期望的衍射级次(包括利用傅里叶模态法计算衍射效率)。 irt9%w4"  
 0级衍射并不分散,但2级衍射相对于1级衍射表现出较大的发散角。 DQG%`-J  
 通过光栅参数和光栅方程的计算可发现重叠为760nm(1级)和380nm(2级) ]LvP)0=  
 光栅方程: 6.@.k  
20c5U%  
|AYii-g  
v;,W ^#`  
Z RVt2  
5. 结果:光谱分辨率 |Z:yd}d  
x@NfN*?/+i  
,/f\  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run 1Lb)S@Q`*R  
_^iY;&  
6. 结果:分辨钠的双波段 ]IuZT  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 lp`j3)  
   iOiF kka  
\BHZRytQF  
pDS[ecx  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 g[} L ?  
GfONm6A  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run i}m'#b  
Rw+r1vW:A  
7. 总结 <*5S7)]BP  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 :8yebOs   
1. 仿真 M5I`i{Gw  
以光线追迹对单色仪核校。 F_@B ` ,  
2. 研究 `l|Oj$  
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。 ZF>:m>  
3. 应用 S{^x]h|?  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 |f_'(-v`E  
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。 Ii0\Skb  
扩展阅读 O=%Ht-kOc  
1. 扩展阅读 mV}bQ^*?Z  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 SdnnXEB7  
; hQ[-  
 开始视频 AXbb-GK  
- 光路图介绍 &eMd^l}:#  
- 参数运行介绍 dA<%4_WZty  
- 参数优化介绍 |k}<Zz1UM  
 其他测量系统示例: :!Ci#[g  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) `l45T~`]$  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) AZ.QQ*GZ#y  
P0 0G*iY~\  
jf)cDj2  
QQ:2987619807 Do4hg $:40  
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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