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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

%bn jgy  
[attachment=129389]
 #4NaL  
=+-UJo5  
一、光栅设计
se2!N:|R!G  
参考文章中的参数进行设计： e`_LEv  
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。 GT.,  
1Faf$J~7|  
[attachment=129390]
A0s ZOCky  
kPG-hD  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 |Pax=oJ\M  
α1 = 24.8° \A#41  
β1 = 41.3° a 7 V-C  
θ1 = 33.1° :K,i\  
;u ({\K  
[attachment=129391]
8U"v6S~A%Q  
设置系统参数： 2%Ri,4SRb  
  • 系统波段为800-1000nm，设置波长为1，0.905，0.8um
  • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
  • AFOCAL无焦模式
  • 光阑在表面1
CI0C1/:@  
9wUkh}s  
[attachment=129413]
"Qc7dRmSxm  
Yx%Hs5}8  
设置表面群组-33.1°的倾斜 V#$RR!X'  
h 0Q5-EA  
[attachment=129414]
'3tCH)s  
M#6W(|V/  
二维图，对应镜头文件： wH&!W~M  
;(Or`u]Dr  
[attachment=129415]
20h, ^  
WIxy}3_to  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 N/2 T[s_&  
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。 ;7V%#-  
`5.'_3  
[attachment=129395]
8C:z"@o  
` p-cSxR_  
二、前准直镜设计
9wwqcx)3(  
B%b4v  
  • 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。
L|xbR#v  
}@+0/W?\.  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： :U%W%  
"Ac-tzhE  
[attachment=129396]
P l]O\vh  
_7 L-<  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: !CT5!5T  
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 LckK\`mh  
m}t`FsB.  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
v>)"HL"XG  
[attachment=129399]
Y"aJur=`  
4F'LBS]=0  
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。
WPMSm<[  
[attachment=129400]
l<LI7Z]A  
;:g@zAV  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 $ @`V  
)~JHgl  
[attachment=129401]
7' V@+5  
[!#L6&:a8  
三. 后聚焦镜设计
6iE<T&$3P  
|N7M^  
  • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示，FN=4.5。 |&)dh<  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 K!Y71_#  
  • 使用4片元件提升像质 ~IBP|)WA-  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm |FZ/[9*  
}@q`%uzi  
k)=s>&hl  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： 051 E6-  
f+)L#>Gl?  
[attachment=129402]
L48_96  
D8?Vn"  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: +_oJ}KI  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 FHg 9OI67  
}!.(n=idZ  
[attachment=129403]
08\, <9  
vw/J8'  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： aSQ#k;T[  
G}raA%  
[attachment=129404]
`kXs;T6&  
[attachment=129405]
+lcbi  
0znR0%~  
四、系统组合调整
Js?]$V"  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： #f]SK[nR  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 =>v#4zFd  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 j>"@,B g*  
*P=VFP  
[attachment=129406]
I-(zaqp@  
mNTzUoZF'@  
使用如下绘图宏查看结果 qqY"*uJ'  
!?h;wR  
[attachment=129407]
Z=o2H Bm7  
z$. 88 ^  
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 u `6:5k  
?GR"FmB(  
[attachment=129408]
_Q4)X)F  
'_FsvHQ  
[attachment=129416]
zHRplm+ i  
QlU8uI[dk  
点列图
CkQ3#L<2  
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 n;Vs_u/Nx  
r[iflBP  
[attachment=129417]
h3 }OX{k  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
[sj osV  
Lnl=.z`jK  
[attachment=129411]
$uVHSH5l  
[attachment=129412]
U$z-e/  
Lk}J8 V^2  
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。 :*9Wh  
y766; X:J  
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.   ]Q)OL  
/@TF5]Ri  
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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