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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

dzyp:\&9  
[attachment=129389]
~!TRR .  
wdTjJf r  
一、光栅设计
=9#cf-?  
参考文章中的参数进行设计： &\/p5RX  
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。 cSs??i D"q  
ld/\`s[i  
[attachment=129390]
,xsFBNCC  
u.L{3gkT  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 lq\/E`fc`  
α1 = 24.8° @`Foy  
β1 = 41.3° V50FX }i  
θ1 = 33.1° kA%"-$3  
x*2'I  
[attachment=129391]
1dahVc1W  
设置系统参数： f|X./J4Bl  
  • 系统波段为800-1000nm，设置波长为1，0.905，0.8um
  • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
  • AFOCAL无焦模式
  • 光阑在表面1
Km9Y_`?  
?A7_&=J%  
[attachment=129413]
S.X*)CBB  
szx7CP`<8  
设置表面群组-33.1°的倾斜 jk'.Gz  
dJ}E,rW}  
[attachment=129414]
amY\1quD|  
N1O.U"L;  
二维图，对应镜头文件： (d2|r)O  
5s'oVO*hW  
[attachment=129415]
3j iSvrfI  
rL /e  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 ~\^h;A'3  
该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果，三种不同波长的光按照计算出的角度传播。 |/R)FT#i  
6.!Cm$l  
[attachment=129395]
|E YJbL;1%  
F.0CJ7s  
二、前准直镜设计
l12_&o"C~  
6:v$g  
  • 准直透镜出射光为平行光，对其倒置进行设计。
  • 入射光束直径=20mm，焦距取f=75mm，FN=3.75
  • 根据原设计，半视场角约为0.015
  • 输入 DSEARCH 宏并运行
  • 准直镜结构简单，两片元件基本可以满足。
o`8dqP  
&Q85Bq  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： QKAo}1Pq  
?x|8"*N  
[attachment=129396]
pS3TD"p  
J4-64t nZ  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: Sj$XRkbj:  
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 c<`Z[EY(t  
f<`is+"  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
rl0sN5n  
[attachment=129399]
e*7nq ~ B5  
*h`%u8/{  
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。
UKBVCAK  
[attachment=129400]
F3aOKV^  
uz(3ml^S  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 ]ZQ3|ZJ?<  
\M H\!  
[attachment=129401]
|hp_<F9.  
)}-,4Iu%  
三. 后聚焦镜设计
t(O{IUYM  
GWNLET  
  • 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。 Rn (vG-xQ  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 d+1q[,-  
  • 使用4片元件提升像质 wF +9Iu  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm %>dCAj"  
3HU_ ~%l  
na;U]IK  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： %nTgrgS(=  
~w&P]L\dB  
[attachment=129402]
? 1OZEzA!  
nN=o/zd  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: qno8qF*  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 @WV}VKm  
kEH(\3,l  
[attachment=129403]
X=i^[?C  
?onaJ=mT  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： 8i H'cX  
q~[@(+zP5  
[attachment=129404]
0Q81$% @<  
[attachment=129405]
p;[">["  
'[E|3K5d  
四、系统组合调整
U*G8 }W  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： v99gI%TA'  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 BT|5"b}  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 PSOW}Y|q  
mE`O G8  
[attachment=129406]
,]1oG=`3v  
ea"!:cL(g  
使用如下绘图宏查看结果 }:5_vH0  
OLThi[Yn  
[attachment=129407]
G~SgI>Q  
6}Se$XMl  
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 V/X4WZs|i  
MIblx  
[attachment=129408]
DB1GW,  
^hG Y,\K9  
[attachment=129416]
AS 5\X.%L*  
\+]U1^  
点列图
f}jo18z%  
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 |T!^&t  
(zW;&A  
[attachment=129417]
Rgb1B3gu  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
dQ&S&SW  
H3$~S '  
[attachment=129411]
pF)}<<C  
[attachment=129412]
jwm2ZJW  
t7A '  
以上就是本次透射式体全息光栅拉曼光谱仪分光系统设计，所有宏文件和镜头文件可以评论区留言获取。 wv.FL$f[@  
!1i(6?~#4  
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.   3=6`'PKRQ  
>(v%"04|e  
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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