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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) yW,#&>]# |  
Dq1XZ%8  
应用示例简述 ?|rw=%  
Hw.@Le>  
1.系统说明 <+JFal  
XlcDF|?{.  
 光源 7(iRz  
— 平面波(单色)用作参考光源 Ox1QP2t6Y  
— 钠灯(具有钠的双重特性) ?BZ`mrH^  
 组件 cx%9UK*c  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 H4",r5qw:  
 探测器 3\~fe/z'I  
— 功率 T{xo_u{Q  
— 视觉评估 :v ~q  
 建模/设计 .Eyk?"^  
— 光线追迹:初始系统概览 @MH]s [{o\  
— 几何场追迹+(GFT+): &y wY?ox  
 窄带单色仪系统的仿真 -^yc yZ  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 otVdx&%]  
`5jB|r/  
2.系统说明 &=O1Qg=K  
wD Y7B  
~4gKA D  
3sIM7WD?  
3.系统参数 ;AA7wK 4  
p%_ :(  
nezbmpL4  
_jKVA6_E  
q)y8Bv|  
4.建模/设计结果 P&,cCR>  
|W];v@b\y  
``CADiM:S  
>5W"a?(  
总结 YQsc(6  
[`dipLkr  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 q9]L!V 9Rv  
1. 仿真 6MQ:C'8T&=  
以光线追迹对单色仪核校。 Oj\mkg  
2. 研究 .Q@'Ob`  
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。 @y&,e,3!  
3. 应用 J, >PLQAa  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 4u7>NQUDu  
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。 1<e%)? G  
BVeNK=7m%  
应用示例详细内容 Jtk(yp{Zz  
系统参数 =%G[vm/-)  
|:BYOxAYZ8  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 IV*$U7~  
Czerny-Turner干涉仪是一种广泛用于光和样本的光谱研究。主要由两个球面或抛物面反射镜、两个光阑以及一个作为分光元件的光栅组成。 Ux]@p rAq  
_3>zi.J/  
<-aI%'?*  
k]YGD  
2. 系统参数 8iA(:Tb  
S`.-D+.68  
元件在1m范围内的距离与非常窄的入瞳孔径进行结合以确保单色仪/光谱仪的高光谱分辨率。 LRs; >O  
uMZf9XUE  
pSUp"wch  
 #0H[RU?  
3. 说明:平面波(参考) "V2$g  
x*V<afLY[  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 ?Qk#;~\yB  
A[a+,TN {  
(DAJ(r~  
2 wvDC@  
4. 说明:双线钠灯光源 pQ8+T|0x  
KR0 x[#.*  
rfpxE>_|G  
 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。 `;@4f |N9  
 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)。 nsk 6a  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 =<xbE;,0  
,iUx'U  
\$"Xr  
bux-t3g7+  
5. 说明:抛物反射镜 Eq{TZV  
5Bo)j_Qo  
| &vuK9q  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 RGmpkQEp  
 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。 [%kucGC7  
37Y]sJrs$  
*6tN o-)^  
*E'K{?-K  
X3yr6J[ ^  
[DwB7l)O(  
6. 说明:闪耀光栅  sd%~pY}  
H=C;g)R  
UepBXt3)  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 4fswx@l  
 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 w3D_ c~  
3LR Eue7Gr  
Ip0q&i<6  
y rk#)@/m  
6Y^o8R  
~l~g0J  
7. Czerny-Turner 测量原理 |{T2|iJI  
8vK&d>  
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。 PQ>JoRs  
-yeT$P&|  
T!bu}KO  
X[<9+Q-&  
LNkyV*TI  
8. 光栅衍射效率 ,e2va7}3  
xFZq6si?  
{QID@  
 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。 wG O)!u 4  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 O;2 u1p'iP  
 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) c+=&5=i[3  
SCij5il%  
q]x@q  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd VM[8w`  
`Nj|}^A  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 _q 8m$4  
n>WS@b/o  
GSp1,E2J  
PW}.`  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 \+xsJbEV  
RulIzv  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 fvD wg  
D6w0Y:A{.  
;Peyo1  
AN@Vos Cu  
 增大平面波光源和孔径的距离仅是为了更清晰的显示3D视图(可在光路编辑器中实现)。 Z>l>@wNm  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 #^Y,,GA  
yWzTHW`)Mr  
应用示例详细内容 S4w/ kml3  
ZAE;$pkP  
仿真&结果 5WUrRQ?E  
]l%j>Vb!L  
1. 结果:利用光线追迹分析 wrbDbp1L  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 l _:%?4MA  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 nFqMS|EN  
5 F-Q&  
 X_lNnk  
DxlX-  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd * XJSa  
]Uu/1TTf  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 am}zOr\  
 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)。 g=)@yZ3>v  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, +"!IVHY  
P.o W#Je  
 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。 L|<Mtw  
%9j]N$.V  
R`c5-0A  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms M0|z^2  
sdb#K?l  
3. 衍射效率的评估 (~jOtUyT  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 B4kIcHA  
!Ej<J&e  
FW2} 9#R  
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。 Vh&uSi1V  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd %]-tA,u  
q bo`E!K  
4. 结果:衍射级次的重叠 5q\]]LV>  
 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。 DD1S]m  
 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)。 H_{Yr+p  
 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。 ?g 3sv5\u  
 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) 0:XmReO+k  
 光栅方程: QZX+E   
b{A#P?  
<*L8kNykK  
B#=dz,}  
R7#B_^ $  
5. 结果:光谱分辨率 ="V6z$N  
>">-4L17m  
;yr 'K  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run JH 8^ZP:d'  
~sOAm  
6. 结果:分辨钠的双波段 > B==*,|  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 QgP UP[  
   k3&Wv  
7Xa Ri@uG  
bS*9eX=K  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 s\@!J.Da  
;e+ErN`a.~  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run *cf#:5Nl  
`,J\E<4J  
7. 总结 -0Ps. B  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 2gA6$s7  
1. 仿真 V[#jrwhA  
以光线追迹对单色仪核校。 ,a}+Jj{  
2. 研究 YQ]W<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。 \j4TDCs_[  
3. 应用 C&\#{m_1B  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 vForj*Xo  
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。 )<%GHDWL  
扩展阅读 {<V{0 s%  
1. 扩展阅读 Z\n nVM=  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 XOU 9r(  
l2i[wc"9  
 开始视频 " 5=Gu1  
- 光路图介绍 NOQM:tBO>  
- 参数运行介绍 Zv-#v  
- 参数优化介绍 up1kg>i%"  
 其他测量系统示例: G#UO>i0jy  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) i6aM}p<  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) [&51m^  
#>}cuC@  
k*J0K=U|  
QQ:2987619807 T< D&%)  
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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