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小火龙果 2024-07-17 10:08

SYNOPSYS 光学设计软件课程七十六：模拟透射式体全息光栅拉曼光谱仪分光系统设计

r.#"he_6!.  
[attachment=129389]
/M@6r<2`i  
de$0DfK  
一、光栅设计
Y>i5ubR~  
参考文章中的参数进行设计： D N#OLk  
在 SYNOPSYS 中使用非寻常表面类型27的平面光栅，加上前后两片 N-BK7 的保护玻璃来模拟体相位全息光栅。 {(j1#9+9  
p0Ra`*f  
[attachment=129390]
._A@,]LS}  
3S h#7"K3  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 G.y~*5?#  
α1 = 24.8° JVawWw0q  
β1 = 41.3° ,'c?^ $J|z  
θ1 = 33.1° G ;fc8a[X  
u{d\3-]/  
[attachment=129391]
vpL3XYs`  
设置系统参数： Uk@'[_1z  
  • 系统波段为800-1000nm，设置波长为1，0.905，0.8um
  • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
  • AFOCAL无焦模式
  • 光阑在表面1
8P[aX3T7G  
A[6D40o  
[attachment=129413]
AttS?TZr  
e3!0<A[X  
设置表面群组-33.1°的倾斜 hUO&rov3@  
@24)*d^1  
[attachment=129414]
_zF*S]9 X  
4ht+u  
二维图，对应镜头文件： 3qNLosm#M  
1Bhd-  
[attachment=129415]
qrxn%#\XP  
0oiz V;B5%  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 I {&8iUN  
该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果，三种不同波长的光按照计算出的角度传播。 [t}\8^y  
N,F$^ q6  
[attachment=129395]
.QVZ!  
C]'ru  
二、前准直镜设计
N`1W"Rx!  
eGr;PaG  
  • 准直透镜出射光为平行光，对其倒置进行设计。
  • 入射光束直径=20mm，焦距取f=75mm，FN=3.75
  • 根据原设计，半视场角约为0.015
  • 输入 DSEARCH 宏并运行
  • 准直镜结构简单，两片元件基本可以满足。
K|^'`FpPO  
f tE2@}  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： #BLmT-cl  
_dk/SWb)  
[attachment=129396]
k3 S  
P<s 0f:".  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: lU&[){  
使用默认生成的优化宏优化一次，同时控制厚度，输入 MRG 替换真实玻璃 ;I@@PUnR  
~+OAAkJ9  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
ZA{T0:  
[attachment=129399]
C0v1x=(xiM  
b`yb{& ,?  
在镜头后方合适位置插入光栅的结构
使用指令：
INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
再调整厚度间距。
4/:}K>S_  
[attachment=129400]
5@&{%99  
^Pp2T   
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 NuQ l  
(eEs0  
[attachment=129401]
W3aFao>!OZ  
/.m &rS  
三. 后聚焦镜设计
vn"+x_  
noL&>G  
  • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示，FN=4.5。 i$ CN{c*  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 6G0Y,B7&  
  • 使用4片元件提升像质 XMpa87\  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm %TUvH>;0  
r)xkpa5  
"`q:  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： mMSQW6~j  
9?J 3G,&  
[attachment=129402]
(u:^4,Z  
7uq/C#N  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: hw9qnSeRy  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 }fT5(+ Wo  
\{u 9Kc  
[attachment=129403]
YkuFt>U9,  
l>){cI/D#  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： 56`Tna,t  
qr<RMs  
[attachment=129404]
0+dc  
[attachment=129405]
R!Lh ~~@{(  
'JK"3m}nT  
四、系统组合调整
1=U NA :t<  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： s:ZYiZ-  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 Q}6!t$Vk  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 Q /zlU@  
j0`)mR}  
[attachment=129406]
3Z%~WE;I  
)Bw}T  
使用如下绘图宏查看结果 <reALC  
xm$-:N0q  
[attachment=129407]
#AO?<L  
sFbN)Cx  
调整透镜的口径以补满光线，使用偏心的设置把镜头调整到正确的位置 BL[N  
w Sd|-e  
[attachment=129408]
OC=g 1  
1W r,E#+C  
[attachment=129416]
 ,7h0y  
-~] q?k?  
点列图
cKED RX3  
查看不同波长的点列图。先输入所有波长M，比例20和用符号显示，在一张图里显示三种波长的点 z)Gd3C  
M~ eXC  
[attachment=129417]
$H8B%rT]  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
i9koh3R\  
N}gPf i  
[attachment=129411]
 PrqyJ  
[attachment=129412]
hZ`<ID  
/N9ct4 {^  
以上就是本次透射式体全息光栅拉曼光谱仪分光系统设计，所有宏文件和镜头文件可以评论区留言获取。 ;_p$5GVR|  
Rl{e<>O\^  
参考文献：[1]何振磊,卢启鹏,丁海泉,高洪智.透射式体全息光栅拉曼光谱仪分光系统设计[2][J].激光与光电子学进展,2015,52(12):214-220.   v8l3{qq  
c]%~X&Tg`  
落多余 2024-12-11 16:22
学习一下啊，不错
寒夜 2024-12-11 23:08
挺不错的软件教程。
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