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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

?[VS0IBS  
[attachment=129389]
n{UB^-}5  
@-u/('vpB  
一、光栅设计
$=H\#e)]Ug  
参考文章中的参数进行设计： X0 %k`3  
在 SYNOPSYS 中使用非寻常表面类型27的平面光栅，加上前后两片 N-BK7 的保护玻璃来模拟体相位全息光栅。 k6*2= xK~  
]1p&*xX:Bj  
[attachment=129390]
[QL)6Xr  
j_ :4_zdBy  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 ^iTjr$hQ;  
α1 = 24.8° O{%y `|m  
β1 = 41.3° 4}?Yp e-  
θ1 = 33.1° TQnMPELh"  
"CLd_H*)c  
[attachment=129391]
%JiA,  
设置系统参数： <4(rY9   
  • 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
B23R9.FK  
nc l-VN  
[attachment=129413]
i<&2Ffvq  
E#_}y}7JY  
设置表面群组-33.1°的倾斜 >Wy@J]Y#  
qFvtqv2  
[attachment=129414]
(obeEH5J  
+KD~/}C%-  
二维图，对应镜头文件： )e{~x u  
Pk*EnA)  
[attachment=129415]
L6U[H#3(  
,=z8aiUu  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 &a-:ZA@  
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。 HH[?LKd<  
z!t &zkAK  
[attachment=129395]
b/ur!2yr  
(wvDiW5  
二、前准直镜设计
kGX`y.-[  
)LH nDx  
  • 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。
VJJw"4DJ  
9I9J}&4  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： g^8bY=* .  
:9K5zD  
[attachment=129396]
SAXjB;VH6  
rWSw1(sAA  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: }&;0:hw%  
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 4JP01lq'\  
b6oPnP_3P  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
UAH} ])U  
[attachment=129399]
7kG>s9O  
blxH`O!  
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。
!]5F2~"v  
[attachment=129400]
Bz!ddAvlK  
TvMY\e  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 '{U56^b]  
N.BD]_C  
[attachment=129401]
a<c %Xy/  
qFf'RgUtP  
三. 后聚焦镜设计
USe"1(|E  
~eqX<0hf@  
  • 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。 $5cLhi"`  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 r~TiJ?8I  
  • 使用4片元件提升像质 y&9v0&o  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm $ShL^g@  
Qn<J@%  
PS(9?rX#+  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： /gXli)  
o&gcFOM22  
[attachment=129402]
MdZ7Yep  
>RE&>T^8  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: %=\h=\wt  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 T" 8>6a@}E  
'_@=9 \<  
[attachment=129403]
u|9^tHT>  
b"x;i\Z0%  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： T(7 8{A>  
j08|zUe  
[attachment=129404]
;z)$wH0xc  
[attachment=129405]
NzNAhlXj3  
0>VgO{X  
四、系统组合调整
9v<BO$ ,a  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： 8~\Fpz|Og  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 8r)eiERv  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 Lm:O vVVB  
GAtK1%nPD  
[attachment=129406]
U-X  
!W]># Pm  
使用如下绘图宏查看结果 E9%xSMS8@  
 QH9(l  
[attachment=129407]
fx%'7/+  
HSp*lHU  
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 Fov/?:f$  
fZxZ):7i  
[attachment=129408]
*Rr,ii  
6bo,x  
[attachment=129416]
\9@*Jgpd6*  
w&`gx6?-na  
点列图
f1hi\p0q  
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 +J_A *B  
~}z p}Pt  
[attachment=129417]
B58H7NH ;G  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
>UWL T;N/W  
peR=J7  
[attachment=129411]
:[|`&_D9J  
[attachment=129412]
.'5yFBS  
J Y %B:  
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。 ch \*/  
/o+, =7hY  
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.   }9<aX Y,  
a%*W^R9Ls  
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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