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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

)O6_9f_  
[attachment=129389]
D7,{p2<2T  
:W}M$5|  
一、光栅设计
qJJ~#W)  
参考文章中的参数进行设计： ,6T3:qkkvF  
在 SYNOPSYS 中使用非寻常表面类型27的平面光栅，加上前后两片 N-BK7 的保护玻璃来模拟体相位全息光栅。 Ei\tn`I&  
7,D6RP(b  
[attachment=129390]
[G}l;  
-*0U&]T  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 -* piC(  
α1 = 24.8° OO?BN!  
β1 = 41.3° ~&8bVA= .  
θ1 = 33.1° /HM 0p  
5tu 4uYp;  
[attachment=129391]
/U,;]^  
设置系统参数： wb (quu  
  • 系统波段为800-1000nm，设置波长为1，0.905，0.8um
  • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
  • AFOCAL无焦模式
  • 光阑在表面1
d7!,  
`BKV/Xl  
[attachment=129413]
J*r%b+  
,mvU`>Ry  
设置表面群组-33.1°的倾斜 +J(@.  
b#{[Pk,w9  
[attachment=129414]
Q$=X ?{  
-x0u}I  
二维图，对应镜头文件： aiwKkf`\  
L 3^+`e  
[attachment=129415]
@xPWR=Lb  
0X4%Ccs  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 (GDW9:  
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。 r2xIbZ  
DH{^9HK  
[attachment=129395]
}*M>gvPo  
-|3feYb'  
二、前准直镜设计
tFYo d#  
xe!6Pgcb  
  • 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。
j21nh> d  
z!:%Hbh=  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： KMogwulG  
yM*f}S/ (  
[attachment=129396]
-_"6jU  
;*409 P  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: 4 .d~u@=  
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 OykYXFv*  
`\5u/i'Ca!  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
t7qY!S (  
[attachment=129399]
Jde@T h  
7xy[;  
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。
M*lCoJ  
[attachment=129400]
MWron_xg  
zY&/^^y  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入  Oa/#2C~  
1o%E(*M4I  
[attachment=129401]
a\?-uJ+  
byetbt(IF  
三. 后聚焦镜设计
)r.4`5Rc  
t*{BN>B  
  • 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。 E\dJb}"x %  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 Cp.qL  
  • 使用4片元件提升像质 g6~B|?!  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm |?/,ED+|>D  
LyWgaf#/d  
t }q \.  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： k9vzxZ%s:  
T+U,?2nF:  
[attachment=129402]
l.`f^K=8  
QC^ #ns&  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: X|Z2"*;b`  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 )7}f .  
1^_V8dm)  
[attachment=129403]
=9y&j-F  
1O@ D  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： yEB1gYJB  
o+I'nFtnI  
[attachment=129404]
}6!*H!  
[attachment=129405]
.P5OUK  
7ajkp+E6  
四、系统组合调整
J2d 3&6  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： +JrbC/&  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 \GEf,%U<K  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 ~|5B   
@_4E^KgF  
[attachment=129406]
X4{O/G  
;'~GuZ#I  
使用如下绘图宏查看结果 s%l`XW;v  
}Z Nyd  
[attachment=129407]
J.^%VnrFO9  
1'Y7h;\~\  
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 (Y>|P  
$>=?'wr  
[attachment=129408]
>hsvRX\_ `  
dD.;P=AP  
[attachment=129416]
{]V+C=`  
D +Ui1h-  
点列图
Z/~7N9?m(  
查看不同波长的点列图。先输入所有波长M，比例20和用符号显示，在一张图里显示三种波长的点 5w#7B  
n 0rAOkW  
[attachment=129417]
/_.1f|{B  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
L j>HZS$F  
|E5\_Z  
[attachment=129411]
$2'Q'Mx[gd  
[attachment=129412]
Kp)H>~cL  
ywj'S7~A  
以上就是本次透射式体全息光栅拉曼光谱仪分光系统设计，所有宏文件和镜头文件可以评论区留言获取。 t+<?$I[  
4<(U/58a*  
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.   :7Jpt3  
5nSi29C  
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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