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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

UlZ)|Ya<M  
[attachment=129389]
9@>hm>g.  
tfIBsw.  
一、光栅设计
gY^TBR0?m  
参考文章中的参数进行设计： hfa_M[#Q-  
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。 "1TM  
>oYwzK0&  
[attachment=129390]
=` >Nfa+,  
Pw{{+PBu R  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 Kyiez]T6%q  
α1 = 24.8° Vk=<,<BB  
β1 = 41.3° U1tPw`0h  
θ1 = 33.1° !b8|{#qh.  
j|8{Vyqd  
[attachment=129391]
aL6 5t\2  
设置系统参数： %ycT}Lu  
  • 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
<.XoC?j  
=U|SK"oO  
[attachment=129413]
u+FftgA  
?bi^h/ f  
设置表面群组-33.1°的倾斜  .5r0%  
Mo r-$a8  
[attachment=129414]
lFt{:HfX-  
NGGd6V%'-  
二维图，对应镜头文件： Nxk'!:  
9cPucKuj  
[attachment=129415]
p tfADG  
:#KURYO<  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 Lh$ac-Ct  
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^j 50Yq  
O3GaxM \x  
[attachment=129395]
KywT Oq  
vv_?ip:t  
二、前准直镜设计
\zDV|n~{w  
m5g: Q  
  • 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。
+@v} (  
AMfu|%ZL  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： 82l";;n4p  
v)pWx0l=  
[attachment=129396]
EU~'n-  
RtEkd_2  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: ho<#i(  
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 'm ((G4  
}Ec"&  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
cne[-E  
[attachment=129399]
YR#1[fe*_  
2Vr'AEIQ  
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。
M" \y2   
[attachment=129400]
%"B$I>h  
.6(i5K  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 KwyXM9h6=  
NE nP3A  
[attachment=129401]
AIo;\35  
(#BA{9T,^  
三. 后聚焦镜设计
,PAKPX9v_F  
>0$5H]1u  
  • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示，FN=4.5。 LRgk9*@,  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 3N\X{za  
  • 使用4片元件提升像质 %QkvBg*  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm 69L&H!<i:  
;W:Q}[  
\hX^Cn=6  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： fTcRqov  
]t<%>Z$  
[attachment=129402]
4QDzG~N4)|  
M?97F!\U  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: :oQaN[3>_  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 bZJiubBRI  
Su^Z{ Ud`  
[attachment=129403]
$S/ 8T  
dY^~^<{Lj  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： lnUy ? 0(  
1owoh,V6  
[attachment=129404]
}qg&2M%\  
[attachment=129405]
P nDZi  
+ZO*~.zZ  
四、系统组合调整
v%w]Q B  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： #B[>\D"*  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 k2a^gCBC  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 u^$ CR  
JJr<cZ4]  
[attachment=129406]
XafyI*pOX  
~f:fOrLE#  
使用如下绘图宏查看结果 uq_SF.a'v  
`Hqu 2 '`  
[attachment=129407]
}I0^nv1  
Kk#@8h>  
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 . j },  
>Ww F0W9?  
[attachment=129408]
I&9B^fF6  
g}7B0 yo  
[attachment=129416]
'lF|F+8   
PC5FfX  
点列图
JP]K\nQx'  
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 }HzZj;O^2>  
X,b} d#\  
[attachment=129417]
-$r fu  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
t+VPX2  
{u5@Yp  
[attachment=129411]
_<$=n6#  
[attachment=129412]
8~bPoWP  
:d;5Q\C`  
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。 Q] HRg4r  
) )Nc|`  
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.   S;C3R5*:  
A@4Cfb@  
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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