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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) m)]A$*`<  
o,#[Se*n  
应用示例简述 }.uB6&!:  
-@wnQ?  
1.系统说明 2L'vB1 `  
?2#v`Z=L;  
 光源 AxXFzMW  
— 平面波(单色)用作参考光源 X)tf3M {J@  
— 钠灯(具有钠的双重特性) JpFfO<uO  
 组件 gx*rxid  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 k>N >_{\  
 探测器 h7EKb-@  
— 功率 ~sI$xX!  
— 视觉评估 Zv`j+b  
 建模/设计 v0ng M)^q  
— 光线追迹:初始系统概览 7H1 ii   
— 几何场追迹+(GFT+): KvFGwq"X  
 窄带单色仪系统的仿真 yWs_Z6b  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 1>doa1  
_Gpq=(q)  
2.系统说明 3M nm2*\  
/<HEcB  
3E!#?N|v  
6Q&*V7EO  
3.系统参数 *mc]Oa  
:uAW  
]m#.MZe  
k{fCU%  
?a h<Qf]  
4.建模/设计结果 7VF^&6  
)-_NtMr~`!  
FyZa1%Tv@  
iXN7+QO)  
总结 ^8mF0K&  
$GzTDq Y9@  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 Q9lw~"  
1. 仿真 0/8rYBV  
以光线追迹对单色仪核校。 Cmq.V@  
2. 研究 H$^b.5K  
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。 6\MJvg\;  
3. 应用 X7I"WC1ncz  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 9.KOrg5}L  
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。 H!F Cerg  
t|gEMDGa3  
应用示例详细内容 x*H4o{o0  
系统参数 'L*nC T;  
nt,tM/  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 Q0K4_iN)&  
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。 Lx-ofN\  
avR4#bfc  
C+r<DC3  
G`9\v=0  
2. 系统参数 :*bmc/c  
Lm kv .XF  
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。 SR 9 Cl  
r( _9_%[  
or_x0Q  
{Gnji] v  
3. 说明:平面波(参考) D6iHkDTg  
"_qH+ =_R  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 u,:GJU  
~q]+\qty4  
7qB}Hvh  
i|X ;n  
4. 说明:双线钠灯光源 oYNP,8r^  
0`=#1u8  
aU]A#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。 eRC /Pr  
 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)。 0]l _qxv  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 *rO#UE2  
n*6b*fl  
)%q]?@kB  
D6,rb 9  
5. 说明:抛物反射镜 =`5Xx(  
:CO>g=`  
 {g?$u  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 +'abAST t  
 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。 4P@Ak7iL(V  
& ?mH[rG"  
8\m_.e  
\*x]xc/^  
{n8mE,;M  
UQ#"^`=R<  
6. 说明:闪耀光栅 o5gt`H"  
`7qZ6Z3z@  
.P\wE";  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 <syMrXk)R(  
 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 +0mU)4n/  
SMVn2H@  
XVjs0/5b  
[*U6L<JI  
 4l+"J:,  
q3\ YL?  
7. Czerny-Turner 测量原理 OD !b*Iy|  
9L;fT5Tp7  
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。 8 /1 sy.R  
${^WM}N  
OosxuAC(  
i-)OY,  
hjywYd]8  
8. 光栅衍射效率 >K$9 (  
8KRm>-H)  
0R&$P 6  
 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。 )(`I1"1   
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 h.@5vhD  
 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) ~aKxwH  
E7-il;`cKn  
>%k:+ +b{  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd 1w}%>e-S  
bcFG$},k  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 %EA|2O.D  
:,03)[u{8  
t<5 $85Y~  
J ylav:  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 -ju&"L B  
45e-A{G~  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 fQcJyX  
cl kL)7RQ  
Zq7Y('=`t@  
$eUI.j(HU  
 增大平面波光源和孔径的距离仅是为了更清晰的显示3D视图(可在光路编辑器中实现)。 Jhdo#}Ub  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 pEf1[ zq  
5[3vu p?  
应用示例详细内容 t'Zq>y;yg  
lt\. )Y>4  
仿真&结果 555j@  
C&Rv$<qc  
1. 结果:利用光线追迹分析 F}p)Q$0  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 0Z9>%\km_  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 7 lc -  
JGl0 (i*|  
;oW#>!HrY  
d>[=]  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd EM9K^l`  
8,unq3  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 3Au3>q,  
 通过将光栅倾斜合适的角度以选择被探测的波长 (可通过光栅方程计算该角度)。 A)"?GK{*  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, .d{@`^dh1]  
,MH/lQq%  
 通过该功能给定波长,可以自动设置合适的倾斜角。因此,如为了仿真全谱段,参数运行必须指定波长。 6U|An*  
}pqnF53  
?:DeOBAb  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms E Dh$UB)  
@I_!q*  
3. 衍射效率的评估 V0 70oZ  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 QP HibPP:  
DJ)Q,l*|N9  
[t #xX59  
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。 -\=s+n_ZP?  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd }7)iLfi  
G)~/$EF,_  
4. 结果:衍射级次的重叠  !4Q0   
 因为光栅用于分离多谱段(如可见光),所以不同衍射级次可能发生重叠。 "m2g"x a\7  
 VirtualLab的光栅组件可以计算所有期望的衍射级次(包括利用傅里叶模态法计算衍射效率)。 miWog8j  
 0级衍射并不分散,但2级衍射相对于1级衍射表现出较大的发散角。 "u29| OY  
 通过光栅参数和光栅方程的计算可发现重叠为760nm(1级)和380nm(2级) a}(xZ\n^D;  
 光栅方程: q|N,?f9  
yhTC?sf<  
3vdhoS|  
cX~J6vNy5  
LC8&},iu  
5. 结果:光谱分辨率 05 56#U&>  
3i\<#{  
K"fr4xHq  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run l-/fFy)T  
mf4C68DI@u  
6. 结果:分辨钠的双波段 p;nRxi7'  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 B Oc2<M/\  
   Rda~Drz  
*z?Vy<u G  
M%{,?a0V  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 ^&[Z@*A8#  
P]h-**O  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run 8&q[jxI@8  
 (zIWJJw  
7. 总结 'tJb(X!]q  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 kH4xP3. i  
1. 仿真 o57r ,`N  
以光线追迹对单色仪核校。 /9QC$Z):<  
2. 研究 )#%v1rR  
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。 d@b" ~r}  
3. 应用 p)&Yr  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 ~7;AV(\%e  
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。 a8w/#!^34  
扩展阅读 Al}D~6MD  
1. 扩展阅读 TmEJ!)*  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 >U7{EfUJdx  
Bjc<d,]  
 开始视频 h85 kQ^%  
- 光路图介绍 B!j7vXM2  
- 参数运行介绍 yiO/0nMp  
- 参数优化介绍 EX"o9'  
 其他测量系统示例: woyn6Z1JQ  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) cqd}.D  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) n.l7V<1  
Od]B;&F  
(qyT,K8  
QQ:2987619807 ^.g BHZ  
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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