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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

n@C[@?D  
[attachment=129389]
oXb;w@:  
b6U2GDm\s  
一、光栅设计
r[BVvX/,F  
参考文章中的参数进行设计： 2nSSF x r  
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。 H,DM1Z9rz  
(#Wu# F1;  
[attachment=129390]
vhpNpgz  
A/u)# ^\  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 Yzh"1|O  
α1 = 24.8° >4#)r8;dx  
β1 = 41.3° *~t6(v?  
θ1 = 33.1° Nd$W0YN:  
hp#W 9@NR  
[attachment=129391]
K POa|$  
设置系统参数： g;2?F[8Th  
  • 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
{ OXFN;2  
U.DDaT1  
[attachment=129413]
X~lVVBO  
`%+Wz0(K  
设置表面群组-33.1°的倾斜 Xc?&_\. +  
Lv| q  
[attachment=129414]
iV&6nh(  
q35f&O;  
二维图，对应镜头文件： )%`^xR  
*=(lyx_O  
[attachment=129415]
/J=v]<87a  
-Z 4e.ay5  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 c(!6^qk]!`  
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。 n 2)@S0{  
WU71/PYm`  
[attachment=129395]
E`?3PA8  
.^h#_[dp  
二、前准直镜设计
#vti+A~n,4  
+VO-oFE|  
  • 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。
"Y~:|?(@-  
wVEm:/;z&  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： xlA$:M&  
 %-c*C$  
[attachment=129396]
PE5R7)~A  
u*Pibgd<  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: 7ccO93Mz  
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 z^#;~I @M  
{(r`k;fB  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
W g02 A\  
[attachment=129399]
AlAYiUw{  
`HZ;NRr  
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。
FaDjLo2'o  
[attachment=129400]
}a/x._[s  
u~WVGjoQ  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 #~C]ZrK  
Qo;zHZ'  
[attachment=129401]
Cjc6d4~  
ki?S~'a  
三. 后聚焦镜设计
{q `jDDM  
??M"6k  
  • 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。 >[*8I\*@n  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 apg=-^L'  
  • 使用4片元件提升像质 <vONmE a  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm - jb0o/:  
mLP.t%?#   
#xX5,r0  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： /v- 6WSN  
DAcQz4T`  
[attachment=129402]
Mxyb5h  
]yK7PH-{L  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: '>cKH$nVC}  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 _B/ dWA,P  
<<+\X:,  
[attachment=129403]
3%E }JU?MM  
$\]&rZVi  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： ;7?kl>5]  
_AAaC_q  
[attachment=129404]
S|7!{}  
[attachment=129405]
q7_ m&-0)  
a yCY~=i  
四、系统组合调整
;<Ar=?  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： BK)$'AqO  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 T 6)bD&  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 1.D,W1s  
YKH\rN6X  
[attachment=129406]
9Uj $K>:  
*h!28Ya(~  
使用如下绘图宏查看结果 *K|W /'_&  
* w?N{.  
[attachment=129407]
*>|gxM8  
f&BY/ n,  
调整透镜的口径以补满光线，使用偏心的设置把镜头调整到正确的位置 x=b7':nQ  
/Z~<CbKKl  
[attachment=129408]
Cs9.&Y  
W+UfGk}A  
[attachment=129416]
pGJ>O/%  
D8Ykg >B;&  
点列图
v!<gY m&  
查看不同波长的点列图。先输入所有波长M，比例20和用符号显示，在一张图里显示三种波长的点 sf)EMh3Z  
!W5 (  
[attachment=129417]
5ymk\Lw  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
NidIVbT.A  
_F>CBG  
[attachment=129411]
+S>j0m<*  
[attachment=129412]
"P 7nNa  
(7*%K&x  
以上就是本次透射式体全息光栅拉曼光谱仪分光系统设计，所有宏文件和镜头文件可以评论区留言获取。 AK'[c+2[  
B8": 2HrW$  
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.   (gP)%  
;j[>9g  
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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