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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) @HI@PZ>  
\jZmu  
应用示例简述 K0'p*[yO/j  
Cv>~%<   
1.系统说明  %>zG;4  
{Eo Z }I  
 光源 9ec#'i=  
— 平面波(单色)用作参考光源 <ldArZ4C4  
— 钠灯(具有钠的双重特性) K4|fmgcy.  
 组件 {9P(U\]e]k  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 ]CU)#X<J  
 探测器 96!2 @c{  
— 功率 &Nr+- $  
— 视觉评估 v'`qn  
 建模/设计 sy(bL _%  
— 光线追迹:初始系统概览 S:g6z'e1  
— 几何场追迹+(GFT+): $mq+/|bn  
 窄带单色仪系统的仿真 cZ`%Gt6g  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 ?)Gb=   
h3\(660>$  
2.系统说明 +WR'\15u   
=(c.8d  
D 7thLqA  
VJr~h "[  
3.系统参数 mH<|.7~0  
@YS,)U)4S  
m\=Cw&(  
(o\D=!a  
4w 7vgB  
4.建模/设计结果 HyQ(9cn |  
\`/ P*  
^h`rA"F\  
&=Y%4 vq  
总结 ja{x}n*5  
- ikq#L){  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 h,fahbH -  
1. 仿真 B.b sU  
以光线追迹对单色仪核校。 r24 s_  
2. 研究 YAi@EvzCVy  
应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 %N7G>_+  
3. 应用 ~( rZ)  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 E%f!SD  
可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 u VUrg;>  
6k7x7z  
应用示例详细内容 ph ~#{B(\  
系统参数 S->Sp  
pBu}c<  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 Cq\{\!6[  
Czerny-Turner干涉仪是一种广泛用于光和样本的光谱研究。主要由两个球面或抛物面反射镜、两个光阑以及一个作为分光元件的光栅组成。 I|/|\  
UrS%t>6k  
]h=y  
B SEP*#s  
2. 系统参数 @Js@\)P79  
<V8=*n"mR  
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。 yzG BGC  
J,`I>^G  
c-?0~A  
R~d Wblv  
3. 说明:平面波(参考) RHt~:D3*  
$yFR{_]  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 /w*HxtwFmD  
bU4\Yu   
cgQ2Wo7tCq  
'GZ,  
4. 说明:双线钠灯光源 8 vvNn>Q  
 n4AQ  
m?1AgsBR  
 为了增强光谱仪的光谱分辨率,对钠灯的双波长特性进行研究。 #t">tL  
 双波长通过旋转轨道的相互作用分离,表现为具有515GHz频率差异(波长差为0.6nm)。 3"6-X_  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 MG,?,1_ &  
v)!^%D  
!8J%%Ux&M  
Y;sN UX  
5. 说明:抛物反射镜 Hn?v  /3  
niCq`!  
wA%,_s/U  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 4e|(= W`  
 出于此目的,在VirtualLab库目录中选择离轴抛物面反射镜(楔形)组件。 wH qbTA  
8{-bG8L> 5  
RJOyPZ]  
O~F8lQ  
?uE@C3 e  
s|Zv>Qt  
6. 说明:闪耀光栅 'n!Sco)C  
7t/C:2^&  
'A#l$pJp7  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 MSS0Sx<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 }?%5Ae7l,  
y/Q,[Uzk\  
OQsF$% *   
h&t9CpTfeJ  
v6KF0mqA&  
2-u9%  
7. Czerny-Turner 测量原理 d-$/C| J  
kM@heFJb.  
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。 Gn?<~8a  
kT{d pGU9  
gA DF  
!W45X}/o  
%3 $EV}dp  
8. 光栅衍射效率 1"} u51  
+S}/ 6dg  
Qw/H7fvh&  
 VirtualLab的光栅组件可通过傅里叶模态法(FMM)对衍射级次进行严格的计算。 NT [~AK9M  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 7-MkfWH2b6  
 3个不同波长的不用的衍射效率的归一化强度:(可被测量系统的计算视为如此) g E;o_~  
o51jw(wO  
p EbyQ[  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd ,qO2D_  
A;C)#Q/  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 8Ir = @  
+`~6Weay  
yixAG^<  
Q"sszz  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 xsdi\ j;n>  
\#)w$O  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 XfH[: XG3  
$23dcC*hI  
f 8836<c  
+OC~y:  
 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)。 _V-pr#lP1  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 `%S#XJU  
O;?Nz:/q  
应用示例详细内容 Vi_6O;  
E(G&mfhb  
仿真&结果 ptEChoZ6  
"Z*u2_ H  
1. 结果:利用光线追迹分析 C{8(ew  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 uiIS4S_  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 El#"vIg(\  
&i?>mt  
x 2Cp{+}  
x C+TO  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd eJwHeG  
|KLCO'x  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 p;<brwN  
 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)。 ,c9K]>8m`  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, V+&C_PyC  
$c<NEt_\  
 通过该功能给定波长,可以自动设置合适的倾斜角。因此,如为了仿真全谱段,参数运行必须指定波长。 ,@4~:OY  
`PApmS~} .  
wPrqFpf  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms X{G&r$  
s'Wu \r'  
3. 衍射效率的评估 %d"d<pvx  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 .DG`~Fpk  
}*9mNE  
dNfME*"yN  
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。 K]c\3[vR  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd XlDN)b5v{  
bx8;`Q MX  
4. 结果:衍射级次的重叠 pW4$$2S?9  
 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。 %29lDd(<  
 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)。 N>Q~WXvV#  
 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。 Uon^z?0A  
 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) S5>?j n1  
 光栅方程: >JckN4 v  
rK} =<R  
ur K~]68  
"1HKD  
b:t|9 FE%  
5. 结果:光谱分辨率 ~D\zz }l  
BH\!yxK  
[H5BIM@{  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run YgL{*XYAt  
o4F(X0  
6. 结果:分辨钠的双波段 5e}adHjM  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 &UfP8GE9  
   R;3n L[{U  
GLWEoV9<  
(utk)  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 Ev>P|k V&A  
13K|=6si  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run n5>OZ3 E@  
6%L#FSI  
7. 总结 _{&bmE  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 WiiAIv&  
1. 仿真 92XG|CWX  
以光线追迹对单色仪核校。 B|SE |  
2. 研究 dwJnPJ=z  
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。 9zE/SDu7\  
3. 应用 *w$3/  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 9oQ$w?=#$  
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。 Xb2.t^ ]f  
扩展阅读 N.UeuLz  
1. 扩展阅读 Nbb2wr9A  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 h,|. qfUk  
"DvhAEM  
 开始视频 P"f4`q  
- 光路图介绍 .s-*aoj  
- 参数运行介绍 {R8)DK  
- 参数优化介绍 Z;~7L*|  
 其他测量系统示例: \=uD)9 V  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) pS+hE4D  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) QWwdtk  
TpcJ1*t  
~@mNR^W-W  
QQ:2987619807 9";qR,  
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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