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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

79ZxqvB\  
[attachment=129389]
9Q[>.):  
jXcNAl  
一、光栅设计
cC6z,0`3  
参考文章中的参数进行设计： |cTpw1%I~  
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。 %Y',|+Arx  
@ ^. *$E5  
[attachment=129390]
sd!sus|( R  
5+L8\V9;  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 ~mA7pOHj  
α1 = 24.8° do' ORcZ  
β1 = 41.3° s-6:N9-  
θ1 = 33.1° k^*$^;z  
/yK"t< p  
[attachment=129391]
M_&4]\PkCy  
设置系统参数： qX@9N=g`#O  
  • 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
5faj;I{%JY  
QMb^&?;s  
[attachment=129413]
NV~vuC  
Kq7C0)23  
设置表面群组-33.1°的倾斜 ?OdV1xB  
*iPs4Es-  
[attachment=129414]
W]} #\\$z  
qw6EPC  
二维图，对应镜头文件： 2;dM:FHLhO  
"9)1K!tH  
[attachment=129415]
[t {vYo  
])+Sc"g4k  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 X@i+&Nv"<  
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。 @QvfN>T  
] ,!\IqO  
[attachment=129395]
U p_>y>x  
zNNzsT8na  
二、前准直镜设计
b$;HI7)/K  
(PRaiE  
  • 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。
9vB9k@9  
ac2}3 $u  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： .a ~s_E  
_K 4eD.  
[attachment=129396]
pA*D/P-  
71K\.[ =-  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: nwZ[Ygl|  
使用默认生成的优化宏优化一次，同时控制厚度，输入 MRG 替换真实玻璃 ]$*$0  
.q AQP L  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
V`WI"HO+  
[attachment=129399]
pP?<[ql[w  
I@8+k&nXS  
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。
:7HVBH  
[attachment=129400]
n,C D4Nv  
m~Lf^gbG?  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 {LR#(q$1  
wxdh?sQ  
[attachment=129401]
:6\-9m8JM  
^4n2 -DvG  
三. 后聚焦镜设计
dbf^A1HI  
u i s:\Uc  
  • 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。 eyI-s9#t  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 @\x,;!N@  
  • 使用4片元件提升像质 ^N*pIVLC  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm Y?"v2~;3  
Bbn832iMUY  
nOA ,x  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： K8yWg\K  
(.jO:#eE%  
[attachment=129402]
X=S}WKu  
T>AI0R3  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: 7)ES!C   
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 G#_(7X&  
KDNTnA1c  
[attachment=129403]
.#:@cP~v  
I1eb31<  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： $6 Q2)^LJ  
\? 5[RR  
[attachment=129404]
LaAgoarN  
[attachment=129405]
]5qjK~,4b  
 RU3_Fso  
四、系统组合调整
vZ1D3ytfG  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： QjW~6Z.tI  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 ijR-?nrR  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 OI;L9\MJc  
K4K3< Pg  
[attachment=129406]
+#i,87  
UC?2mdLt^  
使用如下绘图宏查看结果 #U6/@l)  
Px^<2Q%Fs  
[attachment=129407]
 ^qSf  
_S%OX_UMn^  
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 L@^ !(  
.q|xMS}4  
[attachment=129408]
dxae2 t V  
%oSfL;W7  
[attachment=129416]
6832N3=  
H7cRWB  
点列图
do :RPZ!  
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 `gA5P %  
Cbf,X[u  
[attachment=129417]
7\Yq]:;O  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
37za^n?SG  
n=#[Mi $Y  
[attachment=129411]
1nX68fS.9  
[attachment=129412]
U`vt/#j 1  
QtO[g  
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。 Di5Op(S((  
 hE?GO,  
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.   KlSY^(kHR  
C9^elcdv  
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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