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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) o2r)K AA  
Qlgii_?#@  
应用示例简述 ds D!)$  
oJbMUEQQq  
1.系统说明 Q R<q[@)F  
DSc:>G  
 光源 fC^POLn[f  
— 平面波(单色)用作参考光源 zTQTmO  
— 钠灯(具有钠的双重特性) @"gWv s  
 组件 S6bW?8`  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 xcA5  
 探测器 mu#  a  
— 功率 B0#JX MX9  
— 视觉评估 euc|G Xs  
 建模/设计 +-+%6O<C  
— 光线追迹:初始系统概览 {t1 ;icu  
— 几何场追迹+(GFT+): y0f"UH/   
 窄带单色仪系统的仿真 MW$ X4<*KD  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 T`gR&n<D  
"~^ #{q  
2.系统说明 z~y=(T  
1Xj>kE:  
K|g+W t^tQ  
tj=l!  
3.系统参数 N 56/\1R  
,z+7rl  
lay)I11- >  
wtpz ef=  
:Lze8oY(D}  
4.建模/设计结果 `X ;2lgL  
j`A3N7;  
z),@YJU"z  
}4A $j{\  
总结 p&|:,|jo5  
01/yog  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 FyV)Nmc%t  
1. 仿真 jdWA)N}kDG  
以光线追迹对单色仪核校。 -AcVVK&  
2. 研究 `;vJ\$-<  
应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 @K:TGo,%I  
3. 应用 27q=~R}  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 3}lT"K  
可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 s2rwFj8 |  
y-i6StJ  
应用示例详细内容 M8HHyV[AmC  
系统参数 O${B)C,  
+#a_Y  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 f7_EqS=(  
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。 z1R_a=7  
x%d\}%]  
]> dCt<  
o,yP9~8\  
2. 系统参数 VA^yv1We  
9p{7x[C  
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>YQx\mK  
+P5\N,,7R  
WMw^zq?hd@  
F&= X/  
3. 说明:平面波(参考) #'&&&_Hu3  
?\7$63gBH  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 f;7I{Z\<  
ljw(cUM  
pni*#W*n  
luj UEHzp  
4. 说明:双线钠灯光源 /3`(Ki{ Q  
H;.${u^lhd  
w#Di  
 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。 Je1'0h9d  
 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)。 9nrmz>es|-  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 3{*nG'@Mal  
<bbC &O\  
9J $"Qt5;6  
E[8R )xC@  
5. 说明:抛物反射镜 f+xhS,iDR  
T}55ZpS C&  
&oXN*$/dlJ  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 V9dJNt'Ui  
 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。 A0f98 ?j^  
ys~oJb~  
lC AD $Ia~  
]b6gZ<  
yy(.|  
CL)*cu6zG  
6. 说明:闪耀光栅 RP1sQ6$  
\lBY4j+;  
}F<=  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 "k'P #v{f  
 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 }3DZ`8u  
_ \LP P_  
Q]7}" B&  
M?QK4Zxb6U  
j : $Ruy  
XK=-$2n  
7. Czerny-Turner 测量原理 r 1x2)  
l =Is-N`  
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。 ~M?^T$5  
8`GN8 F  
OB5t+_ s  
)ld`2) 4  
! 0DOj["  
8. 光栅衍射效率 hqwDlapTt  
N6thbH@  
sb"h:i>O4  
 VirtualLab的光栅组件可通过傅里叶模态法(FMM)对衍射级次进行严格的计算。 X7Z=@d(  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 |J:kL3g  
 3个不同波长的不用的衍射效率的归一化强度:(可被测量系统的计算视为如此) @5:#J !  
L2}p<?f  
f~ -qjEWm  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd Q@aDa8Z  
W6Z3UJ-  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 746['sf4c  
h( MNH6 B1  
4E 0 Y=  
O;C C(  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 /)/>/4O  
WN6%%*w  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 G'c6%;0)  
gH<A.5 xy  
&wea]./B  
2}xvM"k=k  
 增大平面波光源和孔径的距离仅是为了更清晰的显示3D视图(可在光路编辑器中实现)。 %RD%AliO}K  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 ^w6~?'}  
+ )lkHv$R  
应用示例详细内容 -*AUCns#  
Qt(4N!j  
仿真&结果 MNWuw;:v  
PGNH<E)  
1. 结果:利用光线追迹分析 ;{:bq`56f  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 ? e<D +  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 T'${*NVn  
RM6*c .  
aYrbB#  
W~Ae&gcn#  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd ipH'}~=ID  
;tG@ 6  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 &{z RuF  
 通过将光栅倾斜合适的角度以选择被探测的波长 (可通过光栅方程计算该角度)。 7I;A5f  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, 1|/-Ff"1@  
j&w4yY  
 通过该功能给定波长,可以自动设置合适的倾斜角。因此,如为了仿真全谱段,参数运行必须指定波长。 (!"&c* <  
{}DoRp q=  
a*bAf'=  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms 6X[Mn2wYW  
6u [ B}%l  
3. 衍射效率的评估 Gm.2!F=R4A  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 l0nm>ps'D  
rJw Ws  
owKOH{otf  
比较经典场追迹和几何场追迹+可知,由于两者的差别较小,可忽略衍射效应。采用更快速的GFT+引擎用于后续研究。 ?CSv;:  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd Dg'BlrwbR  
Xn # v!  
4. 结果:衍射级次的重叠 45U!\mG  
 因为光栅用于分离多谱段(如可见光),所以不同衍射级次可能发生重叠。 =niT]xf  
 VirtualLab的光栅组件可以计算所有期望的衍射级次(包括利用傅里叶模态法计算衍射效率)。 U C..)9  
 0级衍射并不分散,但2级衍射相对于1级衍射表现出较大的发散角。 hzV= 7  
 通过光栅参数和光栅方程的计算可发现重叠为760nm(1级)和380nm(2级) qi=v}bp&  
 光栅方程: "[`/J?W  
.)[0yW&  
0.z\YTZ9  
H}PZJf_E  
T))F r:  
5. 结果:光谱分辨率 D0VbD" y  
x03@}M1  
H*E4+3y  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run 7;3;8Q FX  
,}a'h4C  
6. 结果:分辨钠的双波段 gH:+$FA  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。  kAnK1W>  
   B'8T+qvA  
e=sV>z>  
v]c+|nRs  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 ]CGH )4Pe  
:]uz0s`>  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run :)DvZxHE@  
5\.w\  
7. 总结 jSdW?IH  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 ]*TW%mY  
1. 仿真 h42dk(B  
以光线追迹对单色仪核校。 n# "N"6s  
2. 研究 mIah[~G  
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。 O*udVE>  
3. 应用 EWK?vs  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 gtRVXgI  
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。 $*c!9Etl4  
扩展阅读  >B$J  
1. 扩展阅读 n0%5mTUN  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 o|Kd\<rY  
bu,xIT^  
 开始视频 M@<r8M]G  
- 光路图介绍 BNq6dz$J  
- 参数运行介绍 bsdT>|gW  
- 参数优化介绍 <8YIQA  
 其他测量系统示例: P 9?I]a)G  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) 4MPR  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) 8 Az|SJ<  
1a_;(T  
35n'sVn  
QQ:2987619807 vpz 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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