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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) Fc[vs52  
S-mpob)  
应用示例简述 oUsfO-dET^  
!S&/Zp  
1.系统说明 3.Mpd  
YGPb8!  
 光源 rAtCG1Vr  
— 平面波(单色)用作参考光源 kjPf%*3  
— 钠灯(具有钠的双重特性) @{RhO|UR  
 组件 @7"n X  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 - q9m@!L  
 探测器 }%}$h2:  
— 功率 nygGI_[l  
— 视觉评估 s%y<FXUj  
 建模/设计 #Tzs9Bkaca  
— 光线追迹:初始系统概览 jNx{*2._r  
— 几何场追迹+(GFT+): 6<@+J  
 窄带单色仪系统的仿真 8F<|.V;  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 C3^3<  
6X9$T11Vc  
2.系统说明 Z1 )1s  
DM v;\E~D  
/,uxj5_cT  
Zs t)S(  
3.系统参数 HOu$14g  
g&$5!ifgi  
q&[G^9  
d , g~.iS~  
 1H.;r(c  
4.建模/设计结果 [<d ~b*/  
y`$qcEw  
KM )MUPr  
j<)$ [v6  
总结 yn+m,K/  
6(?@B^S>2  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 0Y* "RbG  
1. 仿真 K!(WcoA&2i  
以光线追迹对单色仪核校。 20 $Tky_  
2. 研究 c]VK%zl  
应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 fA?Wf[`x  
3. 应用 "i&n;8?Y  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 r9(c<E?,h  
可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 xS/=9l/G  
 w<!&%  
应用示例详细内容 D->E&#  
系统参数 jQz^)8)B  
;W+1 H !  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 ()8=U_BFz  
Czerny-Turner干涉仪是一种广泛用于光和样本的光谱研究。主要由两个球面或抛物面反射镜、两个光阑以及一个作为分光元件的光栅组成。 \Qv:7;?  
 WSeiW  
He4q-\ht  
hC{2LLu;n  
2. 系统参数 tculG|/  
#,lbM%a  
元件在1m范围内的距离与非常窄的入瞳孔径进行结合以确保单色仪/光谱仪的高光谱分辨率。 y#Nrq9r:  
vm*9xs  
K4NzI9@  
4E!Pxjl3a  
3. 说明:平面波(参考) >d .|I&  
S=< ]u  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 >>R)?24,<  
"/^kFsvp  
# 6?2 2Os  
26zif  
4. 说明:双线钠灯光源 ss|n7  
RM2feWm  
 wN0?~  
 为了增强光谱仪的光谱分辨率,对钠灯的双波长特性进行研究。 Z'^.H3YvL  
 双波长通过旋转轨道的相互作用分离,表现为具有515GHz频率差异(波长差为0.6nm)。 R 'mlKe x  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 >i1wB!gc8  
*"/BD=INv}  
|QH )A  
75Bn p9  
5. 说明:抛物反射镜 bw#\"uJ  
TxkvHiq2  
zS?}3#g0u  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 jP3~O  
 出于此目的,在VirtualLab库目录中选择离轴抛物面反射镜(楔形)组件。 aQ 6T2bQ  
ZZ0b!{qj3  
HwMe^e;  
1*@Q~f:Uk  
y(K:,CI  
\gZjq]3  
6. 说明:闪耀光栅 l_q1h]/   
Si#XF[/  
QmPHf*w[  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 @yPI$"Ma  
 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 Zr\G=0`  
Zq}Cl'f  
{\!@ k\__  
/8(t:  
= 6w(9O  
5i3 nz=~o  
7. Czerny-Turner 测量原理 V SH64  
zgpv I~Ck  
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。 ? v@q&  
'&xRb*  
f7]C1!]  
8\Z/mU*4  
0ipYXbC  
8. 光栅衍射效率 !jJH}o/KW  
lFM'F[-?-  
%eqL)pC]  
 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。 Q# $dp  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 }xzbg  
 3个不同波长的不用的衍射效率的归一化强度:(可被测量系统的计算视为如此) (e{pAm  
n)teX.ck)  
Zo(QU5m0  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd I03 45Hc  
0l%|2}a  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 QW%BKF!  
Uw_z9ZL  
9o5_QnGE  
lT]dj9l  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 8|#p D4e  
<wt9K2,  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 }NJ? .Y  
j]_"MMwk$<  
Mj@ 0F 2hy  
G@n%P~  
 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)。 W%7m3/d  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 '| |),>~  
Bx&wS|-)D  
应用示例详细内容 {YgB?kt5  
E :Y *;  
仿真&结果 ddD $ 4+  
((%g\&D  
1. 结果:利用光线追迹分析 [P_1a`b  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。  ,  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 mI~k@!3  
"&/&v  
NLxsxomj  
3$`qy|=zO  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd 8.Ty ,7Z  
M9b_Q  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 ojH-;|f  
 通过将光栅倾斜合适的角度以选择被探测的波长 (可通过光栅方程计算该角度)。 AiO29<  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, C[O \aW  
>m{)shBX  
 通过该功能给定波长,可以自动设置合适的倾斜角。因此,如为了仿真全谱段,参数运行必须指定波长。 V+l>wMeo  
`cr.C|RT:  
v2Bks 2  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms OC]_b36v  
UI 7JMeV  
3. 衍射效率的评估 ~T[m{8uh  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 GZ]; U] _  
@GG Pw9a  
ukSi9| 1-,  
比较经典场追迹和几何场追迹+可知,由于两者的差别较小,可忽略衍射效应。采用更快速的GFT+引擎用于后续研究。 )LwB  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd xCV3HnZ  
`_'I 9,.a  
4. 结果:衍射级次的重叠 L6O@q`\z  
 因为光栅用于分离多谱段(如可见光),所以不同衍射级次可能发生重叠。 B/Lx,  
 VirtualLab的光栅组件可以计算所有期望的衍射级次(包括利用傅里叶模态法计算衍射效率)。 ^8nK x<&5  
 0级衍射并不分散,但2级衍射相对于1级衍射表现出较大的发散角。 5xHl6T+  
 通过光栅参数和光栅方程的计算可发现重叠为760nm(1级)和380nm(2级) @3K 4,s  
 光栅方程: of ^N4  
'qhA4W9  
PU^Z7T);  
GIDC'  
zKWcDbj  
5. 结果:光谱分辨率 W/uaNp  
'@iS5Fni  
KutR l$,  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run @"H+QVJ@  
!58-3F%P  
6. 结果:分辨钠的双波段 16YJQ ue  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 @fbB3  
   ![iAALPNl  
!_cT_ WHty  
C``%<)WC  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 swnov[0  
CBTa9|57  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run UGPD5wX?  
/9WR>NUAO  
7. 总结 Au" [2cG  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 G)?O!(_  
1. 仿真 3e:"tus~  
以光线追迹对单色仪核校。 #oi4!%*M  
2. 研究 y2^r.6"O  
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。 56AaviEC  
3. 应用 lBL;aTzo  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 v. ,C"^W  
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。 'j!7 O+7y  
扩展阅读 /H,!7!6>?  
1. 扩展阅读 . dVo[m;  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 :*6tbUp  
ts%@1Y?  
 开始视频 >wM%|j'  
- 光路图介绍 7##nY3",^  
- 参数运行介绍 ZQnJTS+Rd  
- 参数优化介绍 7^Jszd:c08  
 其他测量系统示例: gV!Eotq  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) $[[6N0}*:  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) /%rbXrR4w  
us4.-L  
y^hpmTB3"  
QQ:2987619807 7|T5N[3?l,  
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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