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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

C5@V/vA  
[attachment=129389]
g5S?nHS}  
y3eHF^K+$  
一、光栅设计
PB53myDQ  
参考文章中的参数进行设计： @hif$  
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。 4woO;Gm  
3s*(uS(  
[attachment=129390]
syPWs57pH  
yGj.)$1},@  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 >&S0#>wmyG  
α1 = 24.8° z0bJ?~w,  
β1 = 41.3° JOb MZA$  
θ1 = 33.1° o.7{O,v  
F$MX,,4U  
[attachment=129391]
/i_ @  
设置系统参数： bZ 443SG  
  • 系统波段为800-1000nm，设置波长为1，0.905，0.8um
  • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
  • AFOCAL无焦模式
  • 光阑在表面1
LL*mgTQ  
r$(~j^<s  
[attachment=129413]
Hkd^-=]]no  
hhI)' $  
设置表面群组-33.1°的倾斜 {9LWUCpsf  
jS<_ )  
[attachment=129414]
'ZP)cI:+X  
;V5yXNQ   
二维图，对应镜头文件： -\,zRIOK  
Sr_VL:Gg  
[attachment=129415]
}{[mrG   
<F=9*.@D   
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 Anm=*;*M`  
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。 0N:XIGFa  
W# US#<9Y  
[attachment=129395]
)|bC^{kH!l  
z=7|{G  
二、前准直镜设计
sOU_j:A80;  
Q.U$nph\%d  
  • 准直透镜出射光为平行光，对其倒置进行设计。
  • 入射光束直径=20mm，焦距取f=75mm，FN=3.75
  • 根据原设计，半视场角约为0.015
  • 输入 DSEARCH 宏并运行
  • 准直镜结构简单，两片元件基本可以满足。
%^]?5a!  
ZD>a>]  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： s{bdl[7  
%A/_5;PZ/  
[attachment=129396]
x_#-tB  
\G |%Zw|  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: 3AcD,,M>>  
使用默认生成的优化宏优化一次，同时控制厚度，输入 MRG 替换真实玻璃 ;gg\;i}^  
a->3`c  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
bG F7Zh9  
[attachment=129399]
1.<q3q  
M~Ttb29{  
在镜头后方合适位置插入光栅的结构
使用指令：
INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
再调整厚度间距。
@`36ku  
[attachment=129400]
I@#;nyAj"  
U_GgCI)  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 >slm$~rv  
rjx6Djo>  
[attachment=129401]
kzn[ =P  
Z;l`YK^-  
三. 后聚焦镜设计
81LNkE,  
mTNB88p8^D  
  • 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。 _nh[(F<hz  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 4NN$( S-W  
  • 使用4片元件提升像质 3*UR3!Z9 *  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm 1BHG'y  
`Z"Q^  
:#~U<C@o  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： .xhK'}l[  
I pzJ#  
[attachment=129402]
#|GSQJ$F)`  
'G\XXf% J  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: gD`>Twa&6  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 Isy'{ -H  
/H7&AiA  
[attachment=129403]
8mTM$#\  
c9qR'2  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： mm[2wfTE  
G;NF5`*4mc  
[attachment=129404]
P O :"B6  
[attachment=129405]
t\P<X^d%  
05yZad*  
四、系统组合调整
;W>Cqg=  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： [r+ZE7$2b"  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 bV8g|l-4(  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 BrRL7xX  
m5mu:  
[attachment=129406]
O$/o'"@ /  
AfeCK1mC@  
使用如下绘图宏查看结果 tCxF~L@  
HK\~Qnq  
[attachment=129407]
4P^6oh0"  
FR2= las"z  
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 cdqB,]"  
76hOB@  
[attachment=129408]
bVP"(H]  
n  -(  
[attachment=129416]
)i+2X5B`S  
(=D&A<YX  
点列图
z'T) =ycT  
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 .ERO|$fv  
oh# \]c\f  
[attachment=129417]
2'=T[<nNB  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
4_Dp+^JF  
T~Q JO0  
[attachment=129411]
g&/T*L  
[attachment=129412]
gbVdOm  
__mF ?m  
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。 ODZ|bN0>  
{(r6e  
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.   7{&|;U  
cGjPxG;  
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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