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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

4a}[&zm(5  
[attachment=129389]
=HMa<"-8  
FJ,"a%m/Q  
一、光栅设计
~I6N6T Z  
参考文章中的参数进行设计： t xE=AOY5  
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。 ckGmwYP9  
2Pow-o*r  
[attachment=129390]
~(nc<M[  
VKV :U60  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 ja^_Lh9  
α1 = 24.8° L"bZ~'y  
β1 = 41.3° b:Z&;A|"{  
θ1 = 33.1° NNt  n  
qG@YNc  
[attachment=129391]
m ww<Xm'  
设置系统参数： w=pr?jt1:  
  • 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
zD)/QFILy  
:of(wZa3Q  
[attachment=129413]
])}a^]0q  
H-vHcqFx3  
设置表面群组-33.1°的倾斜 u 3^pQ6Q  
~8s2p%~  
[attachment=129414]
^/_Yk.w  
F~q(@.b  
二维图，对应镜头文件： Ve2{;`t  
Q$uv \h;  
[attachment=129415]
JIhEkY  
]{oZn5F  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 (+c1.h  
该光栅已经达到了如文献中描述的分光效果，三种不同波长的光按照计算出的角度传播。 q3AqU?f  
6<EGH*GQ$  
[attachment=129395]
AdVc1v&>  
tI1OmhNN  
二、前准直镜设计
OvAhp&k  
w lH\w?  
  • 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。
f(Y_<%  
8l_M 0F ,  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： 4qdoF_  
&\1n=y  
[attachment=129396]
rUpe  ;c  
y{S8?$dU$:  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: l|=4FIMD  
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 %Yj%0  
s bj/d~$N  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
TP"cEfs x  
[attachment=129399]
AH|gI2  
GL=}Vu`(*  
在镜头后方合适位置插入光栅的结构
使用指令：
INSERT FILE '1130G.RLE' SURFACE 1 TO 5 AFTER SURFACE 4
再调整厚度间距。
HcgvlFb  
[attachment=129400]
#0>xa]S  
]QhTxrF"  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 yEq7ueJ'  
T9C_=0(hn  
[attachment=129401]
x2rAB5r6  
7Ml4u%?  
三. 后聚焦镜设计
? 3=G'Ip5n  
e"ehH#i  
  • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示，FN=4.5。 HR}O:2'  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 Zge(UhZ  
  • 使用4片元件提升像质 |M7cB$y  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm HwFX,?  
3''S x8p  
}5-w,m{8/  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： Ttt'X<9  
$@D a|d4  
[attachment=129402]
q.c)>=!.  
Snx!^4+MF  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: EU$.{C_O(  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 q`VL i  
f#\YX tR,k  
[attachment=129403]
K]hp-QK<  
l4>^79**  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： KwuucY  
p+;& Gg54  
[attachment=129404]
1^!SuAA@  
[attachment=129405]
Mfj82rHg  
/|IPBU 5  
四、系统组合调整
[={mCGU  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： Z!)~?<gcq:  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 rm iOeS`:  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 u^1#9bAW8  
 lN,?N{6s  
[attachment=129406]
g8W,Xq+  
5E&#Kh(I  
使用如下绘图宏查看结果 .T| }rB<c  
xu2 KEwgb  
[attachment=129407]
Oynb "T&8  
x HRSzYn$  
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  c0oHE8@  
*doNPp)m  
[attachment=129408]
d$zJLgkA  
Y%pab/Y  
[attachment=129416]
OT9]{|7  
GJ+^t  
点列图
!%iHJwS#  
查看不同波长的点列图。先输入所有波长M，比例20和用符号显示，在一张图里显示三种波长的点 Q&} 0owe  
.Pb-{!$Ni  
[attachment=129417]
?sf<cFF  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
3Q=^&o0fl  
l~c[}wv  
[attachment=129411]
C=: <[_m`  
[attachment=129412]
c-a,__c?hx  
`o[l%I\Q  
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。 W>K^55'  
 I//=C6  
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.   apvcWF%  
<ql,@*Y  
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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