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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) (U<wKk"  
"0mR*{nF  
应用示例简述 >8- `  
Jy$-)  
1.系统说明 K~G^jAk+  
JH9CN  
 光源 r|8..Ll  
— 平面波(单色)用作参考光源 ;pq4El_  
— 钠灯(具有钠的双重特性) 8a1{x(\z.  
 组件 [c~zO+x  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 35et+9  
 探测器 <L 0_< T  
— 功率 0KEl+  
— 视觉评估 Jr zU-g  
 建模/设计 *}=W wG  
— 光线追迹:初始系统概览 l-rI|0D#  
— 几何场追迹+(GFT+): J3vuh#  
 窄带单色仪系统的仿真 NU"X*g-x^  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 K[Kc'6G  
NKN!X/P  
2.系统说明 K+H82$ #  
:a2?K5  
-#h \8Xl  
>FO=ioNY  
3.系统参数 NO)* UZ  
mqpZby  
EhoR.  
-i4gzak  
[a2/`ywdV  
4.建模/设计结果 4l:+>U@KU  
YjT #^AH  
B _ >|Mo/  
=Vfj#WL  
总结 e5Z\v0  
pw8'+FX  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 9dAsXEWh  
1. 仿真 i "xq SLf=  
以光线追迹对单色仪核校。 dBkB9nz  
2. 研究 W\/0&H\i  
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。 u]"R AH  
3. 应用 JT<J[Qz5  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 YN^8s  
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。 e3.TGv7=  
XT\;2etVL  
应用示例详细内容 $J+$ 8pA  
系统参数 S<44{ oH  
6+>rf{5P7  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 f>o@Y]/l  
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。 6_7d1.wv9  
G{<wXxq%  
=0A{z#6  
|2 Dlw]d  
2. 系统参数 p<YO3@B+  
)+J?(&6  
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。 CwAl-o  
a^N/N5-Z  
g`6S*&8I  
wI:oe`?H  
3. 说明:平面波(参考) m@~HHwj  
}-!$KR]:s  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 HO' HkVA  
z&eJ?wb  
p^2pv{by  
D:f#  
4. 说明:双线钠灯光源 M9MEQK  
3x#G SS  
{)G3*>sG3  
 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。 lD(d9GVm{z  
 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)。 $iV3>>;eh  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 Mc.KLz&,FC  
2- )Ml*  
7+0hIKrFC  
g wk\[I`;  
5. 说明:抛物反射镜 i^=an?}/  
/g2 1.*Z  
/c09-$M  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 uzsR*x%s-  
 出于此目的,在VirtualLab库目录中选择离轴抛物面反射镜(楔形)组件。 Z"P{/~HG  
=%bc;ZUu  
nC z[#t  
{T$;BoR#O  
Cnc77EUD  
z*FlZLHY  
6. 说明:闪耀光栅 4>(?R[:p)  
Re=bJ|wo  
a].Bn#AH!C  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 u*"tZ+|m  
 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 S_^"$j  
9,,1\0-T*  
hcej?W8j  
c45Mv_  
_ TUw0:&  
aPWFb.JO4  
7. Czerny-Turner 测量原理 4*'NpqC(_  
:D&QGw(n  
通过光栅倾斜角的变化,入瞳的像可经过探测器孔径进行扫描。探测器可以评估光入射的能量。 E_$ ST3  
fY>\VY$>  
&98qAO]Z  
]SK(cfA`  
6~^+</?  
8. 光栅衍射效率 VGTo$RH  
Y~Zg^x2  
2t_E\W7w+  
 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。 ')_jK',1  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 9) wjVk  
 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) 2PRGwK/  
a29mVmi>  
sW[42A  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd m^p Q55,   
L[IjzxUv  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 O#9Q+BD  
NAL%qQ  
#LF_*a0v  
d`^j\b>5(  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 7GKeqv  
{ Ke3  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 iTD{  
10*U2FY)]  
=_=jXWOQv  
F YcC2TM  
 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)。 s9@IOE GAt  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 x%LWcT/  
2f F)I&  
应用示例详细内容 }Dk_gom_  
!! #\P7P  
仿真&结果 tw^V?4[Miu  
UT"L5{c  
1. 结果:利用光线追迹分析 ZN^9w"A  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 3"%:S_[  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 {d=y9Jb^  
vw3%u+Z&  
uI.4zbgl[  
#uKHw2N  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd vrh}X[JEw'  
$yRbo '-  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 852$Ui|I  
 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)。 %$Mvq&ZZ  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, ))u$j4 V  
;sb0,2YyP  
 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。 fFMG9]*  
v^JyVf>  
!i{@B  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms }?"f#bI  
CEt_wKz f  
3. 衍射效率的评估 & 9IMZAo  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 F^KoEWj[H  
2L ~U^  
;z!~-ByzL  
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。 p}N'>+@=  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd W>'R<IY4#N  
(iH5F9WO  
4. 结果:衍射级次的重叠 .GLotc  
 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。 K@%.T#  
 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)。 cYW F)WAog  
 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。 C'kd>LAGu  
 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) dEns|r  
 光栅方程: IB(5 &u.  
u]CW5snz  
6SW:'u|90  
*T*MLD]Q  
PJ9JRG7j  
5. 结果:光谱分辨率 YgrBIul  
Wv$e/N`l  
dAohj QH:  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run %;9wToyK>  
:8Mp SvCV  
6. 结果:分辨钠的双波段 7teg*M{  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 ;%hlh)k$  
   b'uH4[zX%  
n+j'FfSz  
#W'jNX,h  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 5H`k$[3V  
(N0G[(>  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run 3x.|g   
^=FtF9v  
7. 总结 .,<-lMC+  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 VI[ikNpX  
1. 仿真 mp%i(Y"vp  
以光线追迹对单色仪核校。 4:5CnK  
2. 研究 :W8DgL>l  
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。 |Zncr9b  
3. 应用 sR ~1J4  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 s 3Y \,9\  
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。 &-s!ko4z  
扩展阅读 ES<"YF  
1. 扩展阅读 f4CwyL6ur  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 UACWs3`s+  
p8Ts5n  
 开始视频 q?e97a  
- 光路图介绍 Hq< Vk.Nk  
- 参数运行介绍 d*7 Tjs{\  
- 参数优化介绍 N:Q}Lil  
 其他测量系统示例: ,=R->~ J  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) V<?t( _Y  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) mdtq-v  
9=K=gfZ  
}I9\=jT  
QQ:2987619807 ^t?P32GJ  
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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