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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

|/%X8\  
[attachment=129389]
-PCF Om"  
yIu_DFq%  
一、光栅设计
2dCD.9s9~  
参考文章中的参数进行设计： S=a>rnF  
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。 -`CE;  
?s@=DDB\u  
[attachment=129390]
?$6(@>`f&t  
> ofWHl[-  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 ROJ=ZYof  
α1 = 24.8° G.~Ffk  
β1 = 41.3° xz-?sD/xe  
θ1 = 33.1° fD*jzj7o ,  
wz{&0-md*'  
[attachment=129391]
&9EcgazV  
设置系统参数： Hy b_> n  
  • 系统波段为800-1000nm，设置波长为1，0.905，0.8um
  • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
  • AFOCAL无焦模式
  • 光阑在表面1
Ce:w^P+  
r-AD*h@QZ  
[attachment=129413]
VQI[ J  
e3k58  
设置表面群组-33.1°的倾斜 &&7&/   
hO2W!68  
[attachment=129414]
)C$pjjo/`  
@2~;)*  
二维图，对应镜头文件： -VvN1G6.x?  
x~ E\zw  
[attachment=129415]
fuT Bh6w&  
m#^;V  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 AEd9H +I  
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。 0|| 5 r#  
~?Zm3zOCc2  
[attachment=129395]
fLZ99?J  
<q`|,mc  
二、前准直镜设计
H`4KhdqR  
tu^C<MV  
  • 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。
A$n:   
0py29>"t  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： j/F:j5O*  
h\4enu9[RL  
[attachment=129396]
T%yGSk  
_q}^#-  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: yeLd,M/I  
使用默认生成的优化宏优化一次，同时控制厚度，输入 MRG 替换真实玻璃 w&*oWI$i  
A&{eC C  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
M%OUkcWCk  
[attachment=129399]
HfEl TC:3f  
(gUVZeVFP  
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。
2>g!+p Ox  
[attachment=129400]
WO*dO9O  
-0+h&CO  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 !`dMTW  
sj&1I.@,>  
[attachment=129401]
l4 YTR4D  
W^i[7 r  
三. 后聚焦镜设计
|Y30B,=M  
usw(]CnH  
  • 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。 >$7{H]  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 kR <\iT0j  
  • 使用4片元件提升像质 @[#)zO  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm Qp-P[Tc  
K@?K4o   
,L; y>::1  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： Pu(kCH{  
S<g~VK!Tt  
[attachment=129402]
Y?%=6S  
bp'\nso/  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: k/i&e~! \  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 `We?j7O  
@=K*gbq5  
[attachment=129403]
X.AE>fx*h  
6%MM)Vj+u  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： G@U}4' V9  
0U! _o2]  
[attachment=129404]
2^)_XVX1  
[attachment=129405]
lr=quWDY  
fr&K^je\  
四、系统组合调整
cXNR<`   
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： oN,9#*PVL  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 UPkc-^BN  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 /5~j"| U'  
e!w#{</8Q  
[attachment=129406]
:M.]-+(  
%-an\.a.  
使用如下绘图宏查看结果 VP^{-mDph  
J!H)[~2/  
[attachment=129407]
8COGe=+o  
!Hj 7|5  
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 TlC? ?#  
)!5"\eys  
[attachment=129408]
fz rH}^  
<-HWs@8#  
[attachment=129416]
!3\( d{  
[jTZxH<  
点列图
ooj^Z%9P  
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 oot kf=  
1n#{c5T  
[attachment=129417]
mzcxq:uZ5  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
7e Hj"_;  
<o@__l.  
[attachment=129411]
W,.Exh  
[attachment=129412]
x) R4_ 3  
iThf\  
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。 A s8IjGNs{  
9L>ep&u)^  
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.   BLb'7`t  
c1 1?Kq  
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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