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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

[z} $G:s  
[attachment=129389]
!G ~\9  
\w{fq+G  
一、光栅设计
9JC8OSjJ  
参考文章中的参数进行设计： q p1rP#  
在 SYNOPSYS 中使用非寻常表面类型27的平面光栅，加上前后两片 N-BK7 的保护玻璃来模拟体相位全息光栅。 ~]K<V h`  
`jFvG\aC  
[attachment=129390]
##NowO  
w\.z-6G  
按照光栅示意图，参考文献中的计算结果为 na4^RPtN\e  
α1 = 24.8° bzMs\rj\  
β1 = 41.3° }5;3c%  
θ1 = 33.1° ;%i.@@:IQ  
p7)b@,  
[attachment=129391]
0 .t1p(x;  
设置系统参数： fNi_C"<  
  • 系统波段为800-1000nm，设置波长为1，0.905，0.8um
  • OBB  0.0000000  1.0000000  25.4000000  0.00000000000
  • AFOCAL无焦模式
  • 光阑在表面1
7\;gd4Ua1  
[Hp"a^~r|  
[attachment=129413]
RE:$c!E!  
;6zp,t0  
设置表面群组-33.1°的倾斜 {?'c|\n Li  
Rh#TR"  
[attachment=129414]
8[z& g%u  
.hXdXY  
二维图，对应镜头文件： Y{#m=-h  
J $<g" z3  
[attachment=129415]
al\ R(\p|  
80ms7 B  
在三维绘图中显示三种波长进行绘图 vV9q5Bj:  
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。 SA$1rqU=  
| [lM2  
[attachment=129395]
AU +2'  
lFL iW  
二、前准直镜设计
D Psf]  
_-I0f##.  
  • 准直透镜出射光为平行光，对其倒置进行设计。
  • 入射光束直径=20mm，焦距取f=75mm，FN=3.75
  • 根据原设计，半视场角约为0.015
  • 输入 DSEARCH 宏并运行
  • 准直镜结构简单，两片元件基本可以满足。
mI~k@!3  
lTv_%hUp  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： nMHs5'_y  
d6k`=Hlg  
[attachment=129396]
wMB<^zZmv  
sj@'C@oK  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析: L$+ap~ld  
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 q y8=4~40  
.<`Rq'  
[attachment=129397]
[attachment=129398]
_,4f z(  
[attachment=129399]
l0$ +)FKd  
;0VE *  
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。
"8 "7AoE  
[attachment=129400]
k iCg+@nT  
^\<1Y''  
设置表面8的-33.1°的倾斜，使光线垂直进入 /\KB*dX  
A %s"WSx,  
[attachment=129401]
|EaEdA@T  
` 0k  
三. 后聚焦镜设计
`?VB)  
z<jWy$Ta;  
  • 分光后的不同波长的光线角度用聚焦镜视场角16.5°表示，FN=4.5。 U>^ -Db]  
  • 输入 DSEARCH 宏并运行 5xHl6T+  
  • 使用4片元件提升像质 bewi.$E{  
  • 元件总长50mm，后焦距50mm |vnfY; ;z1  
/tf}8d  
h30~2]hH  
运行搜索宏可以得到10个初始结构： b&!7(Q[ sT  
(6G5UwSt  
[attachment=129402]
z rt8ze=Su  
dt  4_x1  
从中找出一个最佳结构，接下来进行下一步分析:  wYS,|=y  
使用默认生成的优化宏优化一次，输入 MRG 替换真实玻璃 ht S5<+Y  
*~|xj,md  
[attachment=129403]
A|Yq Bl  
g!O(@Sqp1  
删除最后表面的求解，最后的结构及数据： ,bCPO` 45  
dQt*/]{q  
[attachment=129404]
c)M_&?J!5  
[attachment=129405]
g4I&3 M  
xU^Flw,4  
四、系统组合调整
VWG#v #o  
在光栅之后插入聚焦镜。使用指令： rj*4ZA?  
INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9 #uT-_L}s w  
删除系统的 AFOCL 无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离。 F#Oqa^$(  
gBq,So  
[attachment=129406]
k"V3FXC)  
UtiS?w6  
使用如下绘图宏查看结果 .Lp0_R@  
2ZB'WzH.X  
[attachment=129407]
l0b Y  
ab' f:  
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 y8wOJZ<K  
o;\0xuM@  
[attachment=129408]
BRV /7ao="  
h]c-x(+  
[attachment=129416]
`yHV10  
7+j@0v\  
点列图
^owEB%  
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 a)[XJLCQ  
gNzQ"W=  
[attachment=129417]
?4_^}B9  
查看不同波长下的点列图和光斑大小
h&5H`CR[  
Zcz)FP#  
[attachment=129411]
r+>E`GGQ  
[attachment=129412]
VD +8j29  
+8Zt<snG  
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。 7##nY3",^  
"a6 wd  
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.   GOa](oD}  
f 7et  
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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