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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

cqaq~  
[attachment=129389]
E5?$=cL?  
X/bu z  
一、光栅设计
LVy`U07CV  
参考文章中的参数进行设计： p0D@O_ :5  
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。 ;Fd1:"1pP  
%XQJ!sC`  
[attachment=129390]
^A=2#j~H\  
MAp#1+k  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 Qb7&S5m  
α1 = 24.8° TEla?N  
β1 = 41.3° oBs5xH7@-  
θ1 = 33.1° \~r_S  
:Dfl,=S  
[attachment=129391]
.@\(ay  
设置系统参数： xf?"Q#  
  • 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
']d(m?  
Jpy~5kS  
[attachment=129413]
q;#bFPh  
HIUP =/x  
设置表面群组-33.1°的倾斜 EN__C$  
#%pY,AK:=  
[attachment=129414]
XtE O)  
TEbIU8{Y  
二维图，对应镜头文件： `<#O8,7`  
]z2x`P^oI  
[attachment=129415]
%0({ MU  
L3\( <[  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 B`w8d[cL7  
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。 &XW ~l>!+  
TxH amI l  
[attachment=129395]
XjmAM/H4  
X5(oL  
二、前准直镜设计
JE#H&]  
;&!Q N#_  
  • 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。
7#N ?{3i  
[x- 9m\h  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： k8i0`VY5Y  
RjR+'<7E^  
[attachment=129396]
'Hgk$Im+  
#GfM^sK  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: VA`VDUG,  
使用默认生成的优化宏优化一次，同时控制厚度，输入 MRG 替换真实玻璃 hu7o J H  
N8,g~?r^  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
]AZCf`7/?  
[attachment=129399]
LoOw]@>  
W e*uZ?+  
在镜头后方合适位置插入光栅的结构
使用指令：
INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
再调整厚度间距。
ulk/I-y  
[attachment=129400]
,zdK%V}  
n]nJ$u1u  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 ,|]k4F  
EpTc{  
[attachment=129401]
~Q]/=HK  
vP_mS 4X  
三. 后聚焦镜设计
~mZ[@ Z  
#TV #*  
  • 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。 9yu#G7  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 3Vk\iJ  
  • 使用4片元件提升像质 Pa=xc>m^  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm N/1xc1$SB  
/( 9.Fqe(  
k^#*x2b  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： ScQ9p379  
gc b8eB ,  
[attachment=129402]
E_P,>f  
=>&~p\Aw  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: K M[&WT  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 di ]CYLf  
l\2"u M#7  
[attachment=129403]
MlLM $Y-@  
{bC(>k|CQ  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： #KuBEHr  
]vw%J ^7:a  
[attachment=129404]
_bv9/#tR  
[attachment=129405]
#MviO!@  
|o ^mg9  
四、系统组合调整
iQgr8[ SFf  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： BQv*8Hg B6  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 ^* CKx  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 &o&}5Aba9  
H> n;[  
[attachment=129406]
k9&W0$I#  
dZddo z_  
使用如下绘图宏查看结果 qWXw*d1]  
Q91mCP~$  
[attachment=129407]
f:AfMf>m  
Cd_H<8__  
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 [(vV45(E  
kLXa1^Lq  
[attachment=129408]
&#9HV  
DD6K[\  
[attachment=129416]
B"`86qc  
3GMrdG?Y  
点列图
TXbi>t:/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 x4`|[  
2ppJ;P{k  
[attachment=129417]
a4]=4[(iu>  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
"y ;0}9]n1  
1C/Vwf:@  
[attachment=129411]
4KW_#d`t  
[attachment=129412]
=`!# V/=  
BDX>J3h  
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。 dO9bxHMnM  
_+Uf5,.5yU  
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.   #?Ob->v  
,0?3k  
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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