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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

}c/p+Wo  
[attachment=129389]
&K Ti[  
[7d>c  
一、光栅设计
os/_ObPiX  
参考文章中的参数进行设计： oCD#Gmr  
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。 .|=~x3mPw  
V 2-fJ!  
[attachment=129390]
w\wS?E4G  
;Y<Hi\2oy  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 2xy &mNx  
α1 = 24.8° daamP$h9  
β1 = 41.3° s~OGl PK  
θ1 = 33.1° [k)xn3[  
Jv*[@ -.k  
[attachment=129391]
Fy(-.S1  
设置系统参数： h>>KH*dQ  
  • 系统波段为800-1000nm，设置波长为1，0.905，0.8um
  • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
  • AFOCAL无焦模式
  • 光阑在表面1
@uru4>1_dy  
}"k+e^0^  
[attachment=129413]
t As@0`x9  
'n1-?T)  
设置表面群组-33.1°的倾斜 f0UB? |  
'~-JR>  
[attachment=129414]
Z)=S. )  
M=vRy|TL  
二维图，对应镜头文件： ?LE\pk R  
1eiV[z$?  
[attachment=129415]
N>8p A)  
v X=zqV  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 _^{!`*S  
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。 /F#_~9JXG  
C*O648yz[  
[attachment=129395]
;IklS*p]  
& w%%{lM  
二、前准直镜设计
3]Jl\<0  
y*i_Ec\h  
  • 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。
){ywk  
z D&5R/I  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： RZwjc<T  
cE}y~2cH  
[attachment=129396]
Mlr]-Gu5Z  
8=XfwwWHy<  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: 8^/V2;~^,>  
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 xc|pl!ns  
aI8k:FK"  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
kJ^)7_3  
[attachment=129399]
{R`,iWV  
%Pl 7FHfB  
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。
W*D]?hXU;  
[attachment=129400]
-Fi{[%&u  
y]1:IJL2;  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 : z=C   
HTfHAc?W  
[attachment=129401]
aD5jy  
{z":hmt  
三. 后聚焦镜设计
ZHA6BVVT  
j,7NLb9M  
  • 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。 ?`& l Y  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 >FrF"u:kM  
  • 使用4片元件提升像质 +o{]0~ y  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm -K+" :kiS  
1_chO?&,I  
y^M ~zOe  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： 'A#`,^]uLF  
z:Sr@!DZ  
[attachment=129402]
)(&Z&2~A  
1h.Ypz u  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: +59tX2@Q  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 /^#8z(@B  
.=y-T=}  
[attachment=129403]
; E Nhy  
{Ac5(li_  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： 'o%IA)sF  
os=Pr{  
[attachment=129404]
BQ&G7V  
[attachment=129405]
#bFJ6;g=V  
O' 5xPJ  
四、系统组合调整
B,`B!rU  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： g>])O  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 RTHe#`t  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 u9 LP=g  
+ -[M 7J  
[attachment=129406]
wUnz D)  
{9yv3[f3  
使用如下绘图宏查看结果 ^|h5*Tb  
}3G`f> s  
[attachment=129407]
-ahSFBZlg  
fSe$w#*I  
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 W(5et5DN,  
Eb9 eEa<W  
[attachment=129408]
Qktj  
2WKYf0t  
[attachment=129416]
2`D1cX  
?*2DR:o>@  
点列图
Mqy5>f)  
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 0?]Y^:  
8M{-RlR  
[attachment=129417]
o\n9(ao  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
Ch3{q/-g  
?CaMn b8  
[attachment=129411]
=dVPx<l5  
[attachment=129412]
6 WD(  
7~gIOu  
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。 8T:?C~"  
Z0Tpz2m  
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.   J%_m`?  
'<Nhq_u{  
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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