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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

E !ndXz 59  
[attachment=129389]
l Xa/5QKC  
|RL#BKC`  
一、光栅设计
di/Q Jrw  
参考文章中的参数进行设计： y@!M<#SEzG  
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。 0BDw}E\  
2]vTedSOl  
[attachment=129390]
9:p-F+  
!p+54w\ 2  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 Hk*1Wrs*  
α1 = 24.8° jh/,G5RM9  
β1 = 41.3° by<@\n2B:U  
θ1 = 33.1° l$&~(YE f  
qt}M&=}8Q  
[attachment=129391]
Wu 0:X*>}p  
设置系统参数： ./ {79  
  • 系统波段为800-1000nm，设置波长为1，0.905，0.8um
  • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
  • AFOCAL无焦模式
  • 光阑在表面1
N`Q.u-'  
7(1`,Y  
[attachment=129413]
3SIq od;%  
k7iko{5D  
设置表面群组-33.1°的倾斜 -8^qtB  
Qn8xe,  
[attachment=129414]
[uU!\xe  
AtJ{d^  
二维图，对应镜头文件： 'TS_Am?o  
^7y t>  
[attachment=129415]
=|-= 4.b+|  
^m%#1Zd  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 #B5,k|"/,M  
该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果，三种不同波长的光按照计算出的角度传播。 ] :;x,$k  
gl+d0<R zw  
[attachment=129395]
K\2{SjL:B  
rD=D.1_   
二、前准直镜设计
{|u"I@M*O  
uj6'T Sl  
  • 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。
v\,N"X(,  
1_TuA(  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： >>J3"XHX  
KZjh<sjX|  
[attachment=129396]
*U^Y@""a  
C=+9XfP0  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: g$s;;V/8e  
使用默认生成的优化宏优化一次，同时控制厚度，输入 MRG 替换真实玻璃 D[yyFo,z  
5z_d$.CIc  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
e>z"{ u(F0  
[attachment=129399]
wS}c \!@<,  
r""rJzFz'  
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。
F_*']:p  
[attachment=129400]
OL 0YjU@  
lndz  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 CI{2(.n4  
AfA"QCyO  
[attachment=129401]
dQ8RrD=$&  
<(KCiM=E$  
三. 后聚焦镜设计
5 e+j51  
:gV~L3YW5  
  • 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。 FY'0?CT$  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 J|BElBY  
  • 使用4片元件提升像质 FC1rwXL(  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm ]u5TvI,C  
6o^>q&e}%  
yq-~5ui  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： 2?~nA2+vm  
WhW}ZS'r  
[attachment=129402]
aLh(8;$  
2G~{x7/[@  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: `Xos]L'w  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 } [#8>T  
rL-R-;Ca  
[attachment=129403]
G0 EXgq8  
"\@J0 |ppb  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： U(f@zGV  
{P6Bfh7CZ  
[attachment=129404]
dT0W8oL  
[attachment=129405]
futYMoV  
QDn_`c  
四、系统组合调整
zls^JTE  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： -4x! #|]  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 M Z"V\6T]  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 !kSemDC  
aA4RC0'  
[attachment=129406]
vNw(hT5750  
9Vm aB  
使用如下绘图宏查看结果 ~Fb@E0 }!  
<Z-Pc?F&(k  
[attachment=129407]
/ <(|4e  
=wX;OK|U(^  
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 %$ya>0?mq  
_5Lcr)  
[attachment=129408]
c= t4 gf  
\NNA"  
[attachment=129416]
Hpix:To  
9\Gk)0  
点列图
_9=87u0  
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 ]izHn;+  
D]E=0+  
[attachment=129417]
DPf].i#  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
1vq2`lWpx  
2e\"?yOD  
[attachment=129411]
o*204BGB  
[attachment=129412]
qVh?%c1.Y  
,C6(  
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。 +(DzE H |  
h~Ir= JV  
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.   h1q 3}-  
f1:>H.m`  
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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