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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) T_,LK7D  
eF}Q8]da  
应用示例简述 FWdSpaas Q  
(J<@e!@NE  
1.系统说明 mw`%xID*  
#0L :h ?L  
 光源 7esG$sVj(  
— 平面波(单色)用作参考光源 42Vy#t/HC  
— 钠灯(具有钠的双重特性) OV>T}Fq  
 组件 S,3e|-&$  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 _:M6~XHo  
 探测器 =YZp,{T  
— 功率 bR*T}w$<  
— 视觉评估 Z5-"a?{Y  
 建模/设计 rQ*'2Zf'<  
— 光线追迹:初始系统概览 v<tH 3I+   
— 几何场追迹+(GFT+): ~?-U J^#  
 窄带单色仪系统的仿真 `U!eh1*b  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 q&Q* gEFK  
@OFl^U0/  
2.系统说明 <W/-[ M  
YIfPE{,  
m2{z  
Ps<)?q6(  
3.系统参数 Y: KB"H  
.(CzsupY_q  
I LF"m;  
C+ r--"Z  
+2B{"Czm  
4.建模/设计结果 '_r|L1  
P!B\:B%4~]  
dm.?-u;C  
*-_` xe  
总结 V)Z*X88:Tv  
( rZq0*  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 ?*,N ?s(U  
1. 仿真 ^bL.|vB  
以光线追迹对单色仪核校。 9eGM6qW\_  
2. 研究 w:'$Uf8]  
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。 x gaN0!  
3. 应用 N##3k-0Ao  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 8DLR  
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。 ]ueq&|  
I g-VSQ  
应用示例详细内容 Gk799SDL  
系统参数 #dW$"u   
8dIgw  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 _=q)lt-UY  
Czerny-Turner干涉仪是一种广泛用于光和样本的光谱研究。主要由两个球面或抛物面反射镜、两个光阑以及一个作为分光元件的光栅组成。 4^70r9hV9  
RS<c&{?  
B{s[SZ  
JZu7Fb]L9  
2. 系统参数 b%,5B  
Jev@IORN\  
元件在1m范围内的距离与非常窄的入瞳孔径进行结合以确保单色仪/光谱仪的高光谱分辨率。 .__X[Mzth3  
pl q$t/.U;  
0\o0(eHCQz  
((EN&X,v  
3. 说明:平面波(参考) z>~`9Qiw'  
vj?9X5A_  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 ?PyI#G   
 `U(A 5  
G:u[Lk#6K  
A8c'CMEm  
4. 说明:双线钠灯光源 rm3 ~]  
f} } Bb8  
H -.3r  
 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。 K{M_ 4'\  
 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)。 :Nc~rOC _  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 u"pn'H  
m'aw`?  
KMoRMCT  
qUpMq:Uw  
5. 说明:抛物反射镜 ET=q 1t8  
_i}6zxqw  
fB  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 ;EL!TzL:8  
 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。 #ye++.7WK  
T`a [~:  
Y&'2/zI6~  
]C)PZZI='  
CmJ*oXyi  
<0R?#^XBZB  
6. 说明:闪耀光栅 ?>RJ8\Sj  
8.Y6r  
[.Kia >  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 2{+\\.4Evk  
 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 l<7 b  
VCbnS191*  
J"6_H =s   
zUwz[^d<C  
ua4QtDSs  
O%0G37h  
7. Czerny-Turner 测量原理 [|k@Suv |z  
N<N!it  
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。 g%4|vA8  
S'6(&"XC H  
O;qS 3  
)2bPu[U  
R['qBHQ?  
8. 光栅衍射效率 l6l)M  
h"wXmAf4%  
zpg*hlv  
 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。 }p8a'3@Z  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 /:U\U_j  
 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) DJrA@hm/Y  
\:-; {  
n~K_|  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd !y4o^Su[  
J tYnBg?[E  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 ^P&y9dC.  
=C<_rBY  
5p=T*Y  
eT}c_h)  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 h\D y(\  
/A <L  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 }ZvL%4jT  
(hd2&mSy  
,VJ0J!@  
Zf?>: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)。 K[T? --H  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 Q !S"=2  
3&3S*1b-H  
应用示例详细内容 SB eb}LZ  
/o8h1L=  
仿真&结果 mQJRq??P  
EkjO4=~UC  
1. 结果:利用光线追迹分析 @uT\.W:Q2  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 uWi+F)GS^K  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 sl/#1B   
OU0\xx1/  
(B,CL222x  
J qjb@'i  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd ^U:pv0Qz  
tR0o6s@v/<  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 QXgh[9w G  
 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)。 gZ/M0px  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, vxZz9+UbF  
hof ZpM  
 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。 3VA Lrb;  
yy/wSk  
Tfs7SC8ta  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms 6^UeEmjc  
-b r/  
3. 衍射效率的评估 ]#R;%L  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。  SvDVxK  
<E$5LP;:  
}MXZ  
比较经典场追迹和几何场追迹+可知,由于两者的差别较小,可忽略衍射效应。采用更快速的GFT+引擎用于后续研究。 VJZ   
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd /g@.1z1w  
R}>Gk  
4. 结果:衍射级次的重叠 3H@TvV/;f  
 因为光栅用于分离多谱段(如可见光),所以不同衍射级次可能发生重叠。 ?sp  
 VirtualLab的光栅组件可以计算所有期望的衍射级次(包括利用傅里叶模态法计算衍射效率)。 ihf5`mk/$  
 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。 6D3fkvc Z  
 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) f:Ju20D  
 光栅方程: CKNH/[ ZR,  
BNu zlR  
c?>Q!sC  
(#LV*&K%IC  
}c%QF  
5. 结果:光谱分辨率 i&{8a3B  
MP;7 u%   
L;E9"7Jo  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run lj'c0k8  
/Q})%j1S0  
6. 结果:分辨钠的双波段 i nF&Pv  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 Fu{[5uv  
   .5KRi6  
'S E%9  
U#d&#",s  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 @j5W4HU  
5pE[}@-c9  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run )5Gzk&|  
D3(|bSca  
7. 总结 YDC[s ^d5  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 2O`uzT$  
1. 仿真 ^e<0-uM" s  
以光线追迹对单色仪核校。 %L<VnY#%u  
2. 研究 `3/,-  
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。 !$qNugLg  
3. 应用 uTBls8  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 q8P| ]  
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_EXz9 h  
扩展阅读 o24` 5Jdh  
1. 扩展阅读   VG q'  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 }bAd@a9>3  
CPF d 3 3  
 开始视频 - :*PXu  
- 光路图介绍 QYyF6ht=!  
- 参数运行介绍 =p N?h<dc  
- 参数优化介绍 =36vsps=  
 其他测量系统示例: n"(n*Hf7b  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) `f8{ ^Rau  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) 6./h0kD`  
cQ1oy-paD  
Z\6azhbI}  
QQ:2987619807 Y}(v[QGV  
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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