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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) e w^(3&  
7L{1S v  
应用示例简述 ~M C|  
Kc/1LeAik  
1.系统说明 ) r2Y@+.FN  
3db{Tcn\@]  
 光源 {VgE0 7r  
— 平面波(单色)用作参考光源 ALF0d|>=uj  
— 钠灯(具有钠的双重特性) YG "Ta|@5  
 组件 BuJo W@)  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 jjs/6sSRk  
 探测器 *c0H_8e  
— 功率 vl"w,@V7  
— 视觉评估 C"{^wy{sL  
 建模/设计 #@XBHJD\#  
— 光线追迹:初始系统概览 p=8Qv  
— 几何场追迹+(GFT+): 1|bXIY.J*  
 窄带单色仪系统的仿真 LD$5KaOW  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 ~P4C`Q1PT#  
~6[?=mOi'  
2.系统说明 XHr*Rs.[=  
h3ygL"k  
U&!TA(Yr  
54 lD+%E  
3.系统参数 JzyCeM =  
kB7vc>@1  
[GwAm>k  
TBj2(Z  
7#V7D6j1  
4.建模/设计结果 :ym?]EL4o  
}V?m =y [  
j6 wFks  
W^(zP/  
总结 i2F7O"f.  
ewDYu=`*  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 A2_ut6&eb  
1. 仿真 -'rdN i  
以光线追迹对单色仪核校。 `MtzA^Xr  
2. 研究 B}e/MlX3M  
应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 w:&" "'E  
3. 应用 e~r/!B5X  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 uYJS=NGNA  
可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 @CprC]X  
> I2rj2M#  
应用示例详细内容 |23F@s1  
系统参数 fr17|#L+s  
LGP"S5V  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 _&<n'fK[  
Czerny-Turner干涉仪是一种广泛用于光和样本的光谱研究。主要由两个球面或抛物面反射镜、两个光阑以及一个作为分光元件的光栅组成。 AIF ?>wgq  
Mz@{_*2   
{K^5q{u  
-(vHy/Hz.  
2. 系统参数 =RoE=) 1&-  
5 jrR]X  
元件在1m范围内的距离与非常窄的入瞳孔径进行结合以确保单色仪/光谱仪的高光谱分辨率。 ZO+RE7f*?c  
tXE/aY*I  
a>4/2#J  
Xdvd\H=  
3. 说明:平面波(参考) ;-db/$O  
eI8o#4nT  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 }m:paB"3  
$^x=i;>aK.  
l@`k:?  
 f<o|5r  
4. 说明:双线钠灯光源 rZKh}E  
&3vm @  
Kz'GAm\  
 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。 ZCCCuB  
 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)。 D#GuF~-F!R  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 SKG U)Rn;  
5i br1zs  
;>,B(Xz4i  
+y| B"}x  
5. 说明:抛物反射镜 8mX!mYO3c  
|d0X1(  
01(U)F\  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 <bcf"0A  
 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。 *|&Y ,H?  
fTxd8an{  
[Rj4= qq=  
bTs2$81[  
(Mc{nFqS  
&A:&2sP8  
6. 说明:闪耀光栅 It*U"4lgi  
ju2H 0AQ  
&r,vD,  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 :tWk K$  
 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 %! ` %21  
y&\4Wr9m  
("`"?G  
b+Q{Z*  
W @"Rdc-  
R0t!y3r&N  
7. Czerny-Turner 测量原理 D#nHg  
{OG1' m6=/  
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。 `;mgJD  
G}U <^]c  
~n -N  
BOpZ8p'eH1  
2)BO@]n  
8. 光栅衍射效率 $uLTYu  
gX"  
8Hq4ppC  
 VirtualLab的光栅组件可通过傅里叶模态法(FMM)对衍射级次进行严格的计算。 KKwM\   
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 RIkIE=+6  
 3个不同波长的不用的衍射效率的归一化强度:(可被测量系统的计算视为如此) k7uX!}  
NG3?OAQTw  
5,xPB5pK  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd B9l~Y/3|  
4EYD5  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 4{>r_^8  
zE;|MU@|  
5$i(f8*  
(o{Y;E@/y  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 F=5+JjrX  
uV|F 3'jT  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 *mV?_4!,f7  
ts=D  
2fdN@iruB  
r'ilJ("  
 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)。 &q&z$Gc;m  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 !I|_vJ@<  
Ew4D'; &;  
应用示例详细内容 FOD'&Yb&  
'oz$uvX  
仿真&结果 a|TUH+|  
,3rsjoKhd  
1. 结果:利用光线追迹分析 :@p]~{m:G  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 <Z[Z&^  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 \[!{tbK`2  
sct 3|H#  
;0Ua t  
e O~p"d-|  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd pPxgjX  
R;,5LS&*a  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 gHgqElr(  
 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)。 4~Q<LEly  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, S%H"i y  
6r^ZMW  
 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。 eG+$~\%Fub  
T6SYXQd>.  
(4z_2a(Dl,  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms yl*%P3m|  
;+DMv5A "  
3. 衍射效率的评估 Obu 6k[BE.  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 37n2#E  
.`*;AT  
}A6z%|d  
比较经典场追迹和几何场追迹+可知,由于两者的差别较小,可忽略衍射效应。采用更快速的GFT+引擎用于后续研究。 :bo2H[U+  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd <=!t!_  
DmWa!5  
4. 结果:衍射级次的重叠 {Mo[C%  
 因为光栅用于分离多谱段(如可见光),所以不同衍射级次可能发生重叠。 `4ga~Ch  
 VirtualLab的光栅组件可以计算所有期望的衍射级次(包括利用傅里叶模态法计算衍射效率)。 0^L:`[W+  
 0级衍射并不分散,但2级衍射相对于1级衍射表现出较大的发散角。 )a!f")@uz  
 通过光栅参数和光栅方程的计算可发现重叠为760nm(1级)和380nm(2级) d~.hp  
 光栅方程: R,7.o4Wt  
RK*tZ  
x`2dN/wDhf  
(7_ezWSl>  
H [M:iV  
5. 结果:光谱分辨率 .R)Ho4CE  
^-Ks_4  
BGNZE{K4"  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run C(sz/x?11  
f% 8n?f3;u  
6. 结果:分辨钠的双波段 LvGo$f/9  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 ]c\`EHN  
   ^tyqc8&  
R0w~ Z   
iyR5mA  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 )MV `'i  
xt@v"P2Ok  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run 'mv|6Y  
Q=<&ew  
7. 总结 <,*w$  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 NUBzc'qb  
1. 仿真 *Qngx  
以光线追迹对单色仪核校。 i*xVD`x~  
2. 研究 17:7w  
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。 ee<'j~{A  
3. 应用 O|v8.3[cT  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 rWL&-AZQl  
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。 uw>y*OLU+  
扩展阅读 ;M+~ e~  
1. 扩展阅读 \*fXPJ4  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 I]#x0?D  
fTy{`}>  
 开始视频 j<?k$ 8H  
- 光路图介绍 :p1_ij]ND  
- 参数运行介绍 f'j<v  
- 参数优化介绍 @q|c|X:I  
 其他测量系统示例: ip|l3m$Mi  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) * P12d  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) So NgDFD  
YyY?<<z%  
\  6Y%z  
QQ:2987619807 }y|_v^  
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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