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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

ts|dk%  
[attachment=129389]
B6 rz  
{<$ D|<S  
一、光栅设计
(OS -v~{r@  
参考文章中的参数进行设计： nz_=]PHO&  
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。 0oR'"Vo  
l}w9c`f  
[attachment=129390]
vfBIQfH  
f+3ico]f@  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 [&H$Su}$0  
α1 = 24.8° ;6+e!h'1  
β1 = 41.3° $FR1^|P/G  
θ1 = 33.1° X~+AaI :~K  
}7Lo}}  
[attachment=129391]
Z!#n55 |  
设置系统参数： \<n 9kwU  
  • 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
Qk`ykTS!  
Hg[g{A_G[  
[attachment=129413]
JdYmUM|K/c  
.0ov>4,R  
设置表面群组-33.1°的倾斜 R{6~7<m.  
b{+7sl  
[attachment=129414]
CB!5>k+mC  
^v2-"mX<  
二维图，对应镜头文件： skSs|slp  
pk>p|q  
[attachment=129415]
}253Q!f  
r [NI#wW  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 $!Qv f  
该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果，三种不同波长的光按照计算出的角度传播。 =@ SJyW  
dio<?6ZD9P  
[attachment=129395]
cpY'::5.%  
;7/ ;4Z  
二、前准直镜设计
1UHlA8w7 Q  
40?xu#"  
  • 准直透镜出射光为平行光，对其倒置进行设计。
  • 入射光束直径=20mm，焦距取f=75mm，FN=3.75
  • 根据原设计，半视场角约为0.015
  • 输入 DSEARCH 宏并运行
  • 准直镜结构简单，两片元件基本可以满足。
O4c[,Uq8~  
Uj/m  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： fCMFPhF  
8?yRa{'"  
[attachment=129396]
n8K FP  
V?[dg^*0  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: (Ci{fY6`  
使用默认生成的优化宏优化一次，同时控制厚度，输入 MRG 替换真实玻璃 Gl!fT1zh0  
,V`zW<8  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
A vh"(j  
[attachment=129399]
[\_#n5  
dGc<{sQzB  
在镜头后方合适位置插入光栅的结构
使用指令：
INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
再调整厚度间距。
a ](Jc)  
[attachment=129400]
1J{1>r  
&gv{LJd5b  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 %B#(d)T*-  
b'5]o  
[attachment=129401]
\gU=B|W  
LK>J]p  
三. 后聚焦镜设计
9y$"[d27;+  
U??T>  
  • 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。 FS+v YqwK  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 +t8{aaV  
  • 使用4片元件提升像质 5YG %\  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm G+k~k/D6  
e5z U`R  
th4yuDPuA  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： )ZHo7X  
[(81-j1v  
[attachment=129402]
E0lro+'lS  
bMCy=5  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: QBD\2VR  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 }#bX{?f  
 MYk%p'  
[attachment=129403]
{ K,KIj"  
Vi:<W0:  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： v:xfGA nP  
j34L*?  
[attachment=129404]
%=PGvu  
[attachment=129405]
"Vw;y+F}  
_oU}>5  
四、系统组合调整
ajJ+Jn\  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： ? CabVj-r  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 uK!G-1   
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 No(p:Snbo  
9FKowF_8  
[attachment=129406]
 9{(A-  
Pkq?tm$#  
使用如下绘图宏查看结果 OtsW>L@ O(  
O\z]1`i*o  
[attachment=129407]
H}f} Y8J{  
9|K3xH  
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 Z{p)rscX  
C%LXGMt  
[attachment=129408]
m .':5  
caC-JcDXy  
[attachment=129416]
49Y_ze6L}  
$ KAOJc4<  
点列图
5;4bZ3e,0  
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 6 h%%?  
#y2IHO-  
[attachment=129417]
6$*\%  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
 ]$=\zL  
R>#BJ^>=  
[attachment=129411]
dPx{9Y<FzU  
[attachment=129412]
#|ILeby  
&X`zk  
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。 :Y\!~J3W  
VAL]\@Q}  
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.   =TcT`](o  
]Lz:oV^%  
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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