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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

Fk D  
[attachment=129389]
43rM?_72  
_5a]pc$\Y]  
一、光栅设计
RBx`<iBe  
参考文章中的参数进行设计： EZ #UdK_  
在 SYNOPSYS 中使用非寻常表面类型27的平面光栅，加上前后两片 N-BK7 的保护玻璃来模拟体相位全息光栅。 x( w <U1  
jIE>t5 fy  
[attachment=129390]
7UHqiA`L  
qGkrG38K  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 (PGmA>BT  
α1 = 24.8° x6HebIR+  
β1 = 41.3° X@+:O-$  
θ1 = 33.1° m6V1m0M  
3DK^S2\zBm  
[attachment=129391]
V2es.I  
设置系统参数： 80$P35Q"  
  • 系统波段为800-1000nm，设置波长为1，0.905，0.8um
  • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
  • AFOCAL无焦模式
  • 光阑在表面1
;]fpdu{  
DjOFfD\MF  
[attachment=129413]
.Q"3 [  
y- k?_$ M  
设置表面群组-33.1°的倾斜 )xQxc.  
J'9&dt  
[attachment=129414]
4W9!_:j(j  
1E$Z]5C9  
二维图，对应镜头文件： S "oUE_>  
2`5(XpYe  
[attachment=129415]
N(Y9FD;H  
x+B~t4A  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 7~\Dzcfk"P  
该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果，三种不同波长的光按照计算出的角度传播。 :'y  
@usQ*k  
[attachment=129395]
([|5(Omd\  
y NV$IN%  
二、前准直镜设计
JoW*)3Z  
XeDU ,  
  • 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。
'5ky<  
`^AbFV 3  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： #!#V!^ o  
ibzYY"D:  
[attachment=129396]
@PwEom`a  
HKOJkbVZ2^  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: BT>*xZLpS  
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 Ccz:NpK+  
lNsPwyCoj  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
h83ho  
[attachment=129399]
 >o.u,  
}"m@~kg=  
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。
EoU}@MjM~  
[attachment=129400]
?[!.TU?4N  
>qtB27jV  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 A!^K:S:@  
{(a@3m~a%  
[attachment=129401]
a]X6)6  
rA=F:N 2  
三. 后聚焦镜设计
Jq6p5jr"  
AN: ,t(w  
  • 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。 ;k b^mJE  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 oeIB1DaI  
  • 使用4片元件提升像质 "6Dz~5  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm twgU ru  
\!cqeg*53  
~fCD#D2KU  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： #S<>+,Lk  
}d.R=A9L  
[attachment=129402]
(59<Zo  
CWBsiL f  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: *3"C"4S  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 r}hj,Sq'  
M8juab%y  
[attachment=129403]
{g/\5Z\b  
<R3S{ ty  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： 1Za\T?V  
O')Ivm,E  
[attachment=129404]
}1R k]$XC  
[attachment=129405]
uaU!V4-  
Y!POUMA }A  
四、系统组合调整
U +mx@C_  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： {xM%3  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 _^a.kF  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 Nm,v E7M  
*3 9sh[*}  
[attachment=129406]
y|MW-|0=!  
;U20g:K  
使用如下绘图宏查看结果 e'\I^'`!M  
Opjt? ]  
[attachment=129407]
}WCz*v1Wq  
.f jM9G#  
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[(2}Qd  
.mok.f<G_m  
[attachment=129408]
MH !CzV&  
5lU`o  
[attachment=129416]
6eS#L21*  
B1LnuB%  
点列图
r`S]`&#}(  
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 ~(%G; fZ?x  
 bM-Y4[  
[attachment=129417]
@Rx/]wyH  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
tS!~> X  
sWX   
[attachment=129411]
<|2_1[,sl  
[attachment=129412]
-9aht}Z  
`E|IMUB~  
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。 +i)1 jX<  
S>"dUM  
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.   {X"X.`p  
XD|&{/O  
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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