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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

:2&W9v  
[attachment=129389]
|P=-m-W  
b;e*`f8T3c  
一、光栅设计
ADZU?7)  
参考文章中的参数进行设计： \g;-q9g;O  
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。 s4\_%je<v  
 cCy*?P@  
[attachment=129390]
rcMSso2  
DmpD`^?-L  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 x_KJCU  
α1 = 24.8° ?F%,d{^  
β1 = 41.3° "M:0lUy  
θ1 = 33.1° 7N fA)$  
&Sp2['a!  
[attachment=129391]
czp}-{4X  
设置系统参数： "PY&NL?  
  • 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
r`CsR0[  
lxD~[e  
[attachment=129413]
k| ,F/:  
g~$cnU  
设置表面群组-33.1°的倾斜 h>'Mh;+  
-Fs<{^E3j  
[attachment=129414]
],ISWb  
D j@7vM%_  
二维图，对应镜头文件： 5XA{<)$  
zH+a*R  
[attachment=129415]
EJ`"npU  
/aD3E"Op  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 LYyOcb[x  
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。 N(^ q%eHp  
jAb R[QR1%  
[attachment=129395]
4brKAqg.  
:HQQ8uQfb  
二、前准直镜设计
?T <2Cl'C  
BO)Q$*G~JD  
  • 准直透镜出射光为平行光，对其倒置进行设计。
  • 入射光束直径=20mm，焦距取f=75mm，FN=3.75
  • 根据原设计，半视场角约为0.015
  • 输入 DSEARCH 宏并运行
  • 准直镜结构简单，两片元件基本可以满足。
T4x%dg  
"_T8Km008  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： i"o %Gc  
&C=[D_h  
[attachment=129396]
[oh0 )wzB  
i_6 Y6  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: jLG Q^v"  
使用默认生成的优化宏优化一次，同时控制厚度，输入 MRG 替换真实玻璃 2^$Ha|  
V t@]  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
[ GqQ6\  
[attachment=129399]
&`IC 3O5  
E1-BB  
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。
WvJidz?5  
[attachment=129400]
ii :E>O(0B  
L1J~D?q  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 ^J-\s_)"  
z->[:)c  
[attachment=129401]
5ps7)]  
X1PXX!]lo[  
三. 后聚焦镜设计
V 0M&D,  
+=N#6 # 1  
  • 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。 (!B1} 5"  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 r0 fxEYze&  
  • 使用4片元件提升像质 txp^3dZ`^  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm c Y(2}Ay  
,`O.0e4pn  
tlJ@@v&=  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： 2jiH&'@  
Hlj_oDL  
[attachment=129402]
.Do(iYO.L  
[DzZ:8  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: M4`. [P4  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 +<1MY'>y  
$zUHka   
[attachment=129403]
1rLK1X  
\7U'p:h=U  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： GLE/ 1  
6( 0ME$  
[attachment=129404]
JULns#tx}  
[attachment=129405]
9 m`VIB  
<*F!A' w2o  
四、系统组合调整
3JJEj1O  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： aoP=7d|K/  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 yJn<S@)VT:  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 ,z0~VS:g8  
wX Kg^%t\  
[attachment=129406]
64R~ $km  
_ ,~D]JYE  
使用如下绘图宏查看结果 dn}'B%  
*)u%KYGr  
[attachment=129407]
wMvAm%}+  
\;bDDTM  
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 DICS6VG}  
"p\5:<  
[attachment=129408]
Bb9/nsbE  
R.P|gk  
[attachment=129416]
@T@lHc  
=GJ)4os  
点列图
>#[,OU}N  
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 Cr>YpWm  
!&#5 *  
[attachment=129417]
9gQ ]!Oq  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
y)uxj-G  
7;r Jr&.)  
[attachment=129411]
h;DLD8L  
[attachment=129412]
4D=^24f`0  
hZwJ@ Vm#  
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。 *Eg[@5;QA  
D&*'|}RZ  
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.   #fT<]j(  
|{ TVW  
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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