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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

|6ZH+6[  
[attachment=129389]
gYtv`O  
9;L5#/E  
一、光栅设计
"k0bj>  
参考文章中的参数进行设计： wd 4]Z0;  
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。 }r+(Z.BHM  
vzr?#FG  
[attachment=129390]
h}T+M BA%  
!b=jD;<  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 g ss 3e&  
α1 = 24.8° (pU@$H  
β1 = 41.3° x+=Ko  
θ1 = 33.1° n[mVwQ(%  
'#;%=+=;  
[attachment=129391]
cg]\R1Gm  
设置系统参数： ^uDNArDmj5  
  • 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
T&ECGF;Y/  
6ojEEM  
[attachment=129413]
pKnM=N1f  
G[pDKELL  
设置表面群组-33.1°的倾斜 2NNAsr}L  
X q"_^  
[attachment=129414]
swfcA\7R  
Dm")\"5\?  
二维图，对应镜头文件： P_[A  
U@6bH@v5  
[attachment=129415]
B*zR/?U^  
$wQkTx  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 `2B,+ytW8  
该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果，三种不同波长的光按照计算出的角度传播。 v}Gpw6   
aT]G&bR?  
[attachment=129395]
y,i ~w |4  
:FUefW m  
二、前准直镜设计
w[WyT`6h!  
|9 Gng`)  
  • 准直透镜出射光为平行光，对其倒置进行设计。
  • 入射光束直径=20mm，焦距取f=75mm，FN=3.75
  • 根据原设计，半视场角约为0.015
  • 输入 DSEARCH 宏并运行
  • 准直镜结构简单，两片元件基本可以满足。
B5nzkJV<X  
Zgw;AY.R>  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： mr4W2Z@L  
fpDx)lQ  
[attachment=129396]
[\Ks+S  
{hXIP`  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: XMR$I&;G8  
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 `YK2hr  
=&5^[:ksB  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
uA'S8b%C  
[attachment=129399]
)YKnFSm  
n%SR5+N"  
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。
|#&{`3$CG[  
[attachment=129400]
o!\Q,  
M;96 Wm  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 ^-*q  
s!vvAD;\  
[attachment=129401]
]ZkR~?  
@scy v@5)F  
三. 后聚焦镜设计
 ]\qbe  
g}cb>'=={  
  • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示，FN=4.5。 vM.Y/,7S  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 {.D^2mj |  
  • 使用4片元件提升像质 v>p UVM  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm 0TDc Q  
4(h19-V  
B8f BX!u/  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： d(=*@epjR  
#:~MtV  
[attachment=129402]
:RxWHh3O  
lj U|9|v  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: /M0A9ZT[  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 oPqWL9]  
p4Wy2.&Q  
[attachment=129403]
~36)3W[4  
l/wdu(  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： \V1geSoE  
)1EF7.|  
[attachment=129404]
}o'WR'LX  
[attachment=129405]
~]d3 f  
~6<'cun@x  
四、系统组合调整
Dc2U+U(J  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： O/?Lk*r  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 c,v?2*<  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 ;$VQRXq  
L/YEW7M  
[attachment=129406]
l{2Y[&%  
hxXl0egI  
使用如下绘图宏查看结果 2b[R^O}   
Wubvvm8U  
[attachment=129407]
Oi?+Z:lak  
-MCDX^ >P  
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 w~3~:w$  
5>S<9A|Q  
[attachment=129408]
!U 6 x_  
*(?tf{  
[attachment=129416]
]1^F  
&ody[k?'  
点列图
"8NhrUX  
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 lCX*Q{s22  
J%:D%=9 )  
[attachment=129417]
LdPA`oI3j  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
" iz'x-wy  
Im<i.a <`  
[attachment=129411]
kT=KxS{  
[attachment=129412]
++d%D9*V<  
.$rt>u,8<  
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。 cl'#nLPz;  
'a^'f]"  
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.   c9 &LK J6  
~vL`[JiK  
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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