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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

=>ooB/  
[attachment=129389]
ayfZ>x{s*  
TGxspmY6  
一、光栅设计
iE}jilU  
参考文章中的参数进行设计： (5@9j  
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。 Q1qf'u  
- #]?3*NO  
[attachment=129390]
sa\v9  
g`KVF"8  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 8" Z!: =A  
α1 = 24.8° }Sa2s&[<  
β1 = 41.3° 7&G[mOx0  
θ1 = 33.1° 4]$cf:  
]Xcqf9k  
[attachment=129391]
G!~[+B  
设置系统参数： @F_#d)+%>  
  • 系统波段为800-1000nm，设置波长为1，0.905，0.8um
  • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
  • AFOCAL无焦模式
  • 光阑在表面1
zn5  
}a@ZFk_>  
[attachment=129413]
q_Td!?2?  
>'#G$f  
设置表面群组-33.1°的倾斜 >j1\]uo  
'>(R'g42n  
[attachment=129414]
\nV|Y=5  
Ww*='lz  
二维图，对应镜头文件： >V:g'[b  
PezUG{q(  
[attachment=129415]
<a *X&P  
>8;Co]::kx  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 gO-C[j/  
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。 }zVPdBRfm  
8:,E=swe  
[attachment=129395]
.fxI)  
<:yB4t3H+q  
二、前准直镜设计
DB'pRo+U  
o uKID_ '  
  • 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。
U6qv8*~  
c8mcJAc  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： 0A[p3xE\  
TDg#O!DUF  
[attachment=129396]
za7h.yK}  
Uh}n'Xd#{}  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: UD [S>{  
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 l)E \mo 8  
UM%[UyYQ  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
<by}/lF0  
[attachment=129399]
XtfO;`   
}*l V  
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。
' >> IMF  
[attachment=129400]
y'4H8M2?  
/=4P< &J  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 yv4ki5u`  
B?c9cS5Mj  
[attachment=129401]
th8f  
j[YzBXd V  
三. 后聚焦镜设计
pmXx2T#=  
xd8UdQ, lt  
  • 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。 p8y_uN QE  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 +uW$/_Y$  
  • 使用4片元件提升像质 x Yr-,$/  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm %>'2E!%  
,LZ6Wu$P  
jJl6H~ "q  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： VtF^; f  
xI'<4lo7Z  
[attachment=129402]
>%+ "-bY  
wJh|$Vn  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: hb9X<N+p  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 %a+X\\v2  
UiS9uGj  
[attachment=129403]
mnL \c'  
"+s#!Fh *  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： :7p0JGd  
"!XeK|Wi  
[attachment=129404]
PEZElB ;  
[attachment=129405]
i ^sK+v  
8 f%@:}H  
四、系统组合调整
+Tc4+q!  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： I})la!9   
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 _:0<]<x?  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 nL@ "FZ`(  
{6)fZpd)@  
[attachment=129406]
?UQVmE&  
W^0F(9~!(  
使用如下绘图宏查看结果 oM-{)rvQd  
([UuO}m-  
[attachment=129407]
(?xGl V`n  
j11\t  
调整透镜的口径以补满光线，使用偏心的设置把镜头调整到正确的位置 mp0p#8txi  
-2|D( sO  
[attachment=129408]
;_K+b,  
#})Oz| c  
[attachment=129416]
rwFR5  
`3kE$h#  
点列图
?LgR8/Io@5  
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 (p`'Okw  
o^4qY  
[attachment=129417]
Yqmx]7Y4  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
28SlFu?  
wQ!~c2a<8  
[attachment=129411]
>h<eEv/  
[attachment=129412]
;|w &n  
93 x.b]] "  
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~qRRmjBe  
vX)6N#D!  
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.   yk#yrxM  
F^_d8=67h  
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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