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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

990sE t?  
[attachment=129389]
 wk (}q  
r%^J3  
一、光栅设计
o6~9.~_e  
参考文章中的参数进行设计： 2h^9lrQcQG  
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。 x0dO ^D  
A-XWG9nL  
[attachment=129390]
f*Dy>sw  
GVt}\e~"  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 ?Pw(  
α1 = 24.8° FELTmQUV  
β1 = 41.3° `OWw<6`k  
θ1 = 33.1° 8>y!=+9_  
c _faW  
[attachment=129391]
,@*Srrw  
设置系统参数： ,@]rvI6 x  
  • 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
#Z.2g].  
_Bhm\|t  
[attachment=129413]
_>"f&nb O  
hB:}0@l6p=  
设置表面群组-33.1°的倾斜 bPHqZ*f  
%Yi^{ZrM  
[attachment=129414]
Ar:ezA  
:- Al}7  
二维图，对应镜头文件： uqMe %  
RN"O/b}qQ  
[attachment=129415]
/K2=GLl;  
&lp5W)D  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 *U69rbYI  
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。 Yo$ xz  
}co*%F{1  
[attachment=129395]
a~nErB  
+~~&FO2  
二、前准直镜设计
|{G GATni  
@&G< Np`  
  • 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。
&/7D4!N]  
n6f  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： a7Fc"s*  
KNw{\Pz~w  
[attachment=129396]
zu@5,AH  
SpB\kC"K  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: P b(XR+  
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 X>`5YdT~+  
;F:~HrxT}  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
4tb y N  
[attachment=129399]
J0eJRs  
'l| e}eti>  
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。
g;Lk 'Ky6  
[attachment=129400]
s^n}m#T  
0;bi*2U  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 ?t JyQT  
-!kfwJg8N(  
[attachment=129401]
S|pMX87R  
;F;"Uw  
三. 后聚焦镜设计
]S=AO/'  
Zss `##  
  • 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。 MzY~-74aF  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 z+Cw*v\Y  
  • 使用4片元件提升像质 P})Iwk|Z  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm n4YedjHSN  
F{g^4  
bJz}\[z  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： d\R]>  
Y<vsMf_U  
[attachment=129402]
ia!b0*<   
SREe, e\  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: -666|pA  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 ?)ROQ1-#@  
Wxi|(}  
[attachment=129403]
9<9 c^2  
7HpfHqJ7  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： :UyNa0$l:"  
^zMME*G  
[attachment=129404]
TaZw_)4c  
[attachment=129405]
QBNnvg4v  
yJheni  
四、系统组合调整
0!:1o61  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： &@c?5Ie5  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 D?v)Xqw=  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 h27awO Q  
Z]1=nSv  
[attachment=129406]
x tJ_azt  
P?y3YxS  
使用如下绘图宏查看结果 cPemrNxydN  
q]-CTx$  
[attachment=129407]
Zewx*Y|  
Y SvZ7G(m>  
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 Vu%XoI)<KY  
[BH^SvE  
[attachment=129408]
g"60{  
98%M`WY  
[attachment=129416]
-7^A_!.  
tj:Q]]\M  
点列图
5&y;r  
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 rc*iL   
T[z]~MJL  
[attachment=129417]
aX oD{zA  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
]kN<N0;\d  
hr T_0FZV  
[attachment=129411]
]8}+%P,Q  
[attachment=129412]
"funFvY  
t3#My2=  
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。 oBA]qI  
%~V+wqu  
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.   P <$)v5f  
U5 `h  
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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