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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

l,n_G/\  
[attachment=129389]
gD$&OkH  
St;9&A  
一、光栅设计
Y58H.P  
参考文章中的参数进行设计：  ;LS.  
在 SYNOPSYS 中使用非寻常表面类型27的平面光栅，加上前后两片 N-BK7 的保护玻璃来模拟体相位全息光栅。 ^P^"t^O  
'{`KYKLP+  
[attachment=129390]
lh-.I]>&`  
%/eG{ oh-  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 dcKpsX  
α1 = 24.8° +kI}O*s  
β1 = 41.3° Q-)(s  
θ1 = 33.1° .)*&NY!nsl  
P, x" ![6  
[attachment=129391]
\Y,P  
设置系统参数： MpKXC   
  • 系统波段为800-1000nm，设置波长为1，0.905，0.8um
  • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
  • AFOCAL无焦模式
  • 光阑在表面1
HSud$(w  
$#^3>u  
[attachment=129413]
G-CL \G\n  
FC 8<D  
设置表面群组-33.1°的倾斜 fwpp qIM  
tFcQ.1  
[attachment=129414]
mjOxmwo  
l(Y32]Z   
二维图，对应镜头文件： $y;w@^  
]xf89[;0  
[attachment=129415]
:F d1k Jm  
QXI~Toddj  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 #h ud_  
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。 7$7|~k  
>MJ %6A>  
[attachment=129395]
=Vh]{ y~$  
JP!e'oWxi  
二、前准直镜设计
4=MVn  
Ov" wcJ  
  • 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。
I'D3~UI f  
)g=mv*9>  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： 6cg,L:j#  
x~'_;>]r_  
[attachment=129396]
QAI=nrlp  
)^UqB0C6^  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: !/`AM<`o  
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 VK4UhN2  
i<&z'A6&]*  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
wz+mFf  
[attachment=129399]
tzl,r"k3  
}?b\/l<  
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。
lBn<\Y!^  
[attachment=129400]
e_Zs4\^ef  
'>OEQU5-  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 ;E}&{w/My  
4P C'7V=S  
[attachment=129401]
)YCH>Za  
1`II%mf[  
三. 后聚焦镜设计
zt((TD2  
C&q}&=3r  
  • 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。 M|y!,/'  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 =5:vKL j  
  • 使用4片元件提升像质 2!f'l'}  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm vU/sQt8  
0o6r3xc;  
2AqcabI9  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： 3b?-83a  
mGz'%?zj  
[attachment=129402]
7F~Jz*,B*W  
+Km xo4p  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: *~`oA~-Q  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 AED 9vDE  
w6 Y+Y;,'f  
[attachment=129403]
)W@  
VQ~eg wJL  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： x ZAg  
PzjIM!>  
[attachment=129404]
T~>&m~} +  
[attachment=129405]
*nM.`7g*[  
B_r:daCS:  
四、系统组合调整
^[HX#JJ~  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令：  wMH13i3  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 k \t6b1.M  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 Yv*i69"  
$YBH;^#  
[attachment=129406]
aBF<it>  
I1ibrn  
使用如下绘图宏查看结果 'u [cT$  
jaTCRn3|<  
[attachment=129407]
lr,i5n{6  
lKirc2  
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 a 8jG')zg  
F fzY3r+   
[attachment=129408]
{-IRX)m*  
R[lA@q:  
[attachment=129416]
iow8H' F  
[s!cc:JR  
点列图
7_7^&.Hh  
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 -}JRsQ+rgM  
i];@e]   
[attachment=129417]
/3vj`#jD  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
nYY'hjZ  
3TD!3p8  
[attachment=129411]
k.0pPl  
[attachment=129412]
0xutG/-&N  
dZbG#4oO  
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。 XG6UV('  
HPWjNwM  
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.   p4zV<qZ>e  
Boa?Ghg  
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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