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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

$GO'L2oLwn  
[attachment=129389]
; %Da {  
\~)573'  
一、光栅设计
{H+?DMh  
参考文章中的参数进行设计： m~U{ V9;*  
在 SYNOPSYS 中使用非寻常表面类型27的平面光栅，加上前后两片 N-BK7 的保护玻璃来模拟体相位全息光栅。 Fp]8f&l8  
D1Sl+NOV  
[attachment=129390]
654%X(:q  
Gj ^bz'2  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 bp$jD  
α1 = 24.8° <C>i~ <`d  
β1 = 41.3° /* O,T  
θ1 = 33.1° !>:tF,fcB  
}1W$9\%  
[attachment=129391]
Q]7Q  
设置系统参数： qJ/C*Wqic  
  • 系统波段为800-1000nm，设置波长为1，0.905，0.8um
  • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
  • AFOCAL无焦模式
  • 光阑在表面1
_N:h&uw  
>ATW/9r  
[attachment=129413]
"/'= gE  
sR 9F:  
设置表面群组-33.1°的倾斜 6'%]6"&M4  
`/AzX *`  
[attachment=129414]
4AM*KI  
Ji!-G4.n"  
二维图，对应镜头文件：  j%}Jl  
LX fiSM{o  
[attachment=129415]
_-&.=3\1  
(>K$gAQH  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 31* 6 ;(  
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。 |i`@!NrFL  
HxMsH5;  
[attachment=129395]
3PA'Uk"5Z  
7asq]Y}<  
二、前准直镜设计
$;CC lzw  
CN=&Je%I  
  • 准直透镜出射光为平行光，对其倒置进行设计。
  • 入射光束直径=20mm，焦距取f=75mm，FN=3.75
  • 根据原设计，半视场角约为0.015
  • 输入 DSEARCH 宏并运行
  • 准直镜结构简单，两片元件基本可以满足。
1 ~7_!  
tAA7  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： f$>orVm%.  
/( V=Um^0  
[attachment=129396]
ifs*-f  
]p!J]YV ]0  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: ! -c*lb  
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 Y2X1!Em>B  
{Pb^Lf >  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
I5L7BTe  
[attachment=129399]
u,m-6@ il  
HUC2RM?FN  
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。
jEsTw_  
[attachment=129400]
]CZLaID~  
W\,lII0  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 0'hxw3#  
X6.O ;  
[attachment=129401]
9>R|k$`  
.e"Qv*[^  
三. 后聚焦镜设计
>t2b?(h/x  
Y/0O9}hf  
  • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示，FN=4.5。 A E&n^vdQW  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 / D ]B  
  • 使用4片元件提升像质 gJ.6m&+  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm *?D2gaCta  
2Nkn C>9(\  
v$G*TR<2  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： <S$21NtM87  
cf'}*$[S  
[attachment=129402]
zt2-w/[Q  
A{2$hKqHi  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: RuNH (>Eb  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 !|h2&tH  
PAwg&._K  
[attachment=129403]
:WIf$P?X  
va(9{AXI  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： X-$td~r  
9yo[T(8  
[attachment=129404]
)[sO5X7'^  
[attachment=129405]
+)JqEwCrq  
rp#*uV9;  
四、系统组合调整
}AW)R&m  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： &PuJV +y  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 R6Mxdm2P}  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 m]d6@"Z.  
aRKRy  
[attachment=129406]
j!MA]0lTM  
R9/xC7l@  
使用如下绘图宏查看结果 S1juAV=  
HQ`nq~%&(  
[attachment=129407]
@Q\$dneY  
/v)!m&6]>  
调整透镜的口径以补满光线，使用偏心的设置把镜头调整到正确的位置 l;}7A,u  
[y[v]'  
[attachment=129408]
sQAc"S  
*7;*@H*jd  
[attachment=129416]
 +wW  
T 0v@mXBQ  
点列图
C.)&FW2F_  
查看不同波长的点列图。先输入所有波长M，比例20和用符号显示，在一张图里显示三种波长的点 >?W;>EUH  
liw 9:@+V  
[attachment=129417]
fyq] M_5  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
/Np"J  
`J#xyDL6?  
[attachment=129411]
i? _D]BY4  
[attachment=129412]
VgsCwJ9w  
W/r?0E  
以上就是本次透射式体全息光栅拉曼光谱仪分光系统设计，所有宏文件和镜头文件可以评论区留言获取。 mz$Wo *FB  
a^\- }4yR  
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.   % r   
4a.e ,gitf  
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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