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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) qhEv6Yxfw6  
[d: u(  
应用示例简述 >?, Zn  
T3X'73M  
1.系统说明 X2z<cJG|d@  
=l/6-j^  
 光源 CMXF[X)%  
— 平面波(单色)用作参考光源 Ao\xse{E  
— 钠灯(具有钠的双重特性) FACw;/rW  
 组件 or/gx3  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅  .Q{RT p  
 探测器 vADiW~^Q^  
— 功率 c$O8Rhx  
— 视觉评估 : ?>7Z6  
 建模/设计 '<R>cN"  
— 光线追迹:初始系统概览 ^"WV E["  
— 几何场追迹+(GFT+): F5h/>  
 窄带单色仪系统的仿真 4:`D3  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 5 4gr'qvr  
IS2cU'   
2.系统说明 ]~({;;3o-  
, NSf  
EB~]6.1  
0l!#u`cCI  
3.系统参数 WYw#mSp  
>|$]=e,Z  
mj~:MCC  
[#PE'i4  
`o[l%I\Q  
4.建模/设计结果 x:|Y)Dn\  
 I//=C6  
apvcWF%  
<ql,@*Y  
总结 +y GQt3U  
rE3dHJN;  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 w;z7vN~/O  
1. 仿真 (|gQ i{8  
以光线追迹对单色仪核校。 D(!^$9e9b  
2. 研究 =Zd(<&B K  
应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 JMb_00r  
3. 应用 yvAO"43  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 MdHm%Vx  
可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 v pI9TG  
G t w>R  
应用示例详细内容 uDf<D.+5Ze  
系统参数 |=?#Xbxz  
"6B7EH  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 p3Sh%=HE'  
Czerny-Turner干涉仪是一种广泛用于光和样本的光谱研究。主要由两个球面或抛物面反射镜、两个光阑以及一个作为分光元件的光栅组成。 :E:e ^$p  
7=!9kk0  
$#Pxf  
1U 6B$(V^i  
2. 系统参数 AK:cDKBO  
;_<R +w3-  
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。 K7 e~%mY  
).T&fa"  
+v Bi7#&  
5)[~ T2j!  
3. 说明:平面波(参考) Gw M:f/eV  
$3-v W{<  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 Ey6R/M)?:y  
!X>u.}?g  
e#"h@kZP  
s|[>@~gXk  
4. 说明:双线钠灯光源 / f%mYL  
 @/2Kfr  
9T,/R1N8  
 为了增强光谱仪的光谱分辨率,对钠灯的双波长特性进行研究。 dG\ wW@}J  
 双波长通过旋转轨道的相互作用分离,表现为具有515GHz频率差异(波长差为0.6nm)。 5>k:PKHL  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。  Z>[7#;;  
j8Z,:op  
dC11kq qj  
u-_r2U  
5. 说明:抛物反射镜 s#2t\}/  
qd`e:s*%  
v^|U?  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 i\R0+ O{  
 出于此目的,在VirtualLab库目录中选择离轴抛物面反射镜(楔形)组件。 5]xuU.w'  
7|rH9Bc{U  
BZR{}Aj4pa  
.~z'm$s1o  
@^{Hq6_`  
rfXxg^  
6. 说明:闪耀光栅 36d nS>4  
4S_ -9&z  
8tY>%A~^z  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 @AyteHK  
 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 a#oROb-*~  
.;#T<S "  
G6SgVaM  
TpjiKM  
L/3A g* ]  
|tXA$}"L8  
7. Czerny-Turner 测量原理 K$E3RB_F  
TBlSZZ-55]  
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。 q"2QNF'  
9&mSF0q  
`lf_wB+I  
N0`9/lr|  
J-W9Bamx  
8. 光栅衍射效率 H]TdW;ZbZ  
MP]<m7669*  
2YD\KXDo  
 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。 _e%D/}  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 4u{S?Ryy  
 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) Q>niJ'7WF  
w)btv{*  
$|4@Zx4vf  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd N?GTfN  
~!S3J2kG{  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 ggso9ZlLu+  
uvys>]+  
s%[F,hQRk  
WQ|:TLQ  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 05UN <l]  
l#)X/(?;  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 -I< >Ab  
-D^I;[j_  
5Xy(za  
hp dI5  
 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)。 8|&,JdT  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 lu utyK!  
_&KqmQ8$7  
应用示例详细内容 =H95?\}T[  
l;8t%JV5  
仿真&结果 P^Hgm  
Q*M#e  
1. 结果:利用光线追迹分析 Mf5j'n  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 1{uxpYAP=  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 4.A^5J'W  
sz7*x{E  
3:nhZN/95T  
.)E#*kLWR  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd IsXNAYj  
Bk8}K=%w  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 ct+F\:e  
 通过将光栅倾斜合适的角度以选择被探测的波长 (可通过光栅方程计算该角度)。 G?Et$r7:R  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, y<`5  
1(' wg!  
 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。 PgtLyzc  
srS!X$cec  
I| TNo-!$  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms r[9m-#)>  
nnlj#  
3. 衍射效率的评估 !$)reaS  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 Ae5A@4  
dCx63rF`G  
KQ~y;{h?b  
比较经典场追迹和几何场追迹+可知,由于两者的差别较小,可忽略衍射效应。采用更快速的GFT+引擎用于后续研究。 ?<Qbp;WBo  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd _{|a<Keq|  
~M~DH-aX  
4. 结果:衍射级次的重叠 `$a!CJu,  
 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。 VoCg,gow  
 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)。 ,%!m%+K9a  
 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。 X G#?fr}L  
 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) E|pT6  
 光栅方程: T!/o^0w  
 lKbWQ>  
jN6V`Wh_  
p.:651b  
74^v('-2  
5. 结果:光谱分辨率 ~cU1 /CW8  
=DwLNyjU4  
b'4a;k!rS  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run eP~bl   
Xj, %t}  
6. 结果:分辨钠的双波段 _hnsH I!oD  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 WZa6*pF  
   !~ o%KQt  
.AN1Yt  
MqJTRBs%  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 ]9!y3"..W{  
AKk=XAGW  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run 8Qi)E 1n  
D:`Q\za  
7. 总结 <B@NSj  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 |bk9< i ?  
1. 仿真 `2>p#`  
以光线追迹对单色仪核校。 !7t&d  
2. 研究 ?N4FB*x  
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。 *eg0^ByeD  
3. 应用 k26C=tlkv"  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 Jp jHbG  
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。 %g :Q?   
扩展阅读 NQD5=/o  
1. 扩展阅读 V7,dx@J-  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 W"=l@}I  
)at:Xm<s  
 开始视频 *+v*VH  
- 光路图介绍 8#!g;`~ D  
- 参数运行介绍 eEXNEgbn  
- 参数优化介绍 6B]=\H  
 其他测量系统示例: P!-RZEt$  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) ;*?>w|t}w  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) ##mZ97>$  
*iB&tWv  
,^bgk -x-  
QQ:2987619807 0"7+;(\1Rk  
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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