首页 -> 登录 -> 注册 -> 回复主题 -> 发表主题
光行天下 -> 讯技光电&黉论教育 -> Czerny-Turner单色仪&光谱仪的仿真 [点此返回论坛查看本帖完整版本] [打印本页]

infotek 2024-11-21 07:52

Czerny-Turner单色仪&光谱仪的仿真

测量系统(MSY.0003 v1.1) N|yA]dg[  
nX (bVT4i  
应用示例简述 NCKR<!(  
tx5bmF;b)  
1.系统说明 hl:Ba2_E +  
^aB;Oo  
 光源 L ci?  
— 平面波(单色)用作参考光源 2H`r:x<Z-  
— 钠灯(具有钠的双重特性) :zU4K=kR  
 组件 #`_W?-%^  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 nk|(cyt)  
 探测器 R|RGoGE6g  
— 功率 QT%`=b  
— 视觉评估 (d &" @  
 建模/设计 wrkw,H  
— 光线追迹:初始系统概览 5S4Nx>  
— 几何场追迹+(GFT+): dEDhdF#f  
 窄带单色仪系统的仿真 $*{,Z<|2  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 %Ik5|\ob?  
aG7Lm2{c"  
2.系统说明 DNmC   
(Iv@SiZf(  
vu.ug$T  
>J9Qr#=H2  
3.系统参数 |KJGM1]G  
@{IX do  
Zg_b(ks  
oT}$N_gFT  
F[c oa5  
4.建模/设计结果 !*c%Dj  
q}_8iDO6  
dU-:#QV6  
bD v& ;Z  
总结 PlCw,=K8f  
^X#)'\T  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 F42^Uoaz  
1. 仿真 LiEEQ  
以光线追迹对单色仪核校。 %;wD B2k*  
2. 研究 P=}l.R*1G  
应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 }D1? Z7p  
3. 应用 %Ok#~>c  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 -n@,r%`UK  
可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 p_xJ KQS  
T7qp ({v?Q  
应用示例详细内容 =?CIC%6m  
系统参数 - .) f~#8  
G$)q% b;Lz  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 GfgHFv  
Czerny-Turner干涉仪是一种广泛用于光和样本的光谱研究。主要由两个球面或抛物面反射镜、两个光阑以及一个作为分光元件的光栅组成。 ZXhNn<  
Vb\^xdL>  
\V~B+e  
1^AQLOiRE1  
2. 系统参数 "vYjL&4h  
Zp/P/97p  
元件在1m范围内的距离与非常窄的入瞳孔径进行结合以确保单色仪/光谱仪的高光谱分辨率。 nVpDjUpN  
5aVZ"h"  
.D7Gog3^<  
FS7D  
3. 说明:平面波(参考) rxx VLW  
e<DcuF<ZS  
 采用单色平面光源用于计算和测试。 W G3 _(mM  
eLH=PDdO  
l(MjLXw5  
-4Q\FLC'k  
4. 说明:双线钠灯光源 k(`>(w  
dRs\e(H'  
>d;U>P5.  
 为了增强光谱仪的光谱分辨率,对钠灯的双波长特性进行研究。 T2?.o.&u  
 双波长通过旋转轨道的相互作用分离,表现为具有515GHz频率差异(波长差为0.6nm)。 5/hgWG6.t  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 r{* Qsaw  
!FK)iQy$0  
KfK5e{yT  
"Z';nmv'N  
5. 说明:抛物反射镜 \1u^?cBd  
"MPS&OK  
Vf(..8  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 4<EC50@.  
 出于此目的,在VirtualLab库目录中选择离轴抛物面反射镜(楔形)组件。 zl, Vj%d  
0W 1bZPM  
]:#W$9,WL  
X&Ospl@H  
eiA$) rzy  
%U[H`E  
6. 说明:闪耀光栅 k/U rz*O  
fHuWBC_YO  
2Z9ck|L>  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 XB[EJGaX  
 通过使用闪耀光栅,可以对期望衍射级次的衍射效率进行优化 zGL.+@  
`OZiN;*|  
-Zg.o$  
J6 A3Hrg  
1vh[sKv9%  
G[d]t$f=  
7. Czerny-Turner 测量原理 M?m@o1\;W  
1Fsa}UK  
通过光栅倾斜角的变化,入瞳的像可经过探测器孔径进行扫描。探测器可以评估光入射的能量。 IUG}Q7w5  
i:&$I=  
g/!tp;e  
L8pKVr  
Yru,YA   
8. 光栅衍射效率 f(EO|d^u  
3z k},8fu  
Z0 c|;  
 VirtualLab的光栅组件可通过傅里叶模态法(FMM)对衍射级次进行严格的计算。 M^n^wz  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 T0o0_R  
 3个不同波长的不用的衍射效率的归一化强度:(可被测量系统的计算视为如此) <pFbm  
/BS yanro  
j3R}]F'C*  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd q:wz!~(>  
FbCuXS=+`  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 p8iKZI]g  
8qUNh#  
#8WHIDS>  
wF-H{C'  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 kb\\F:w(W  
tt&{f <*  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 Eh *u6K)Z  
yx<-M  
5^{2 g^jH6  
MMQ\V(C  
 增大平面波光源和孔径的距离仅是为了更清晰的显示3D视图(可在光路编辑器中实现)。 ~'Korxa  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 OP``+z>  
]0")iY_  
应用示例详细内容 cVaGgP}\  
{P==6/<2o  
仿真&结果 $%1oZ{&M  
K;R!>p}t  
1. 结果:利用光线追迹分析 S;u 2B_/  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 [1e/@eC5  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 &!>.)I`  
[mo9?  
mW3 IR3 b  
pWeD,!f  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd HC$}KoZkC  
0J .]`kR  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描  cj|Urt  
 通过将光栅倾斜合适的角度以选择被探测的波长 (可通过光栅方程计算该角度)。 DH])Q5  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, =_$Hn>vO  
?0d#O_la3  
 通过该功能给定波长,可以自动设置合适的倾斜角。因此,如为了仿真全谱段,参数运行必须指定波长。 ;(Z9.  
o}L\b,])  
s[t?At->  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms `Js"*[z  
v|rBOv  
3. 衍射效率的评估 I7;|`jN5K  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 xE6hE'rh.O  
?V =#x.9  
N1JM[<PP  
比较经典场追迹和几何场追迹+可知,由于两者的差别较小,可忽略衍射效应。采用更快速的GFT+引擎用于后续研究。 qKI)*o062  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd 5C5OLAl v  
`dgZ`#  
4. 结果:衍射级次的重叠 }Rq{9j,%  
 因为光栅用于分离多谱段(如可见光),所以不同衍射级次可能发生重叠。 \[]4rXZN0  
 VirtualLab的光栅组件可以计算所有期望的衍射级次(包括利用傅里叶模态法计算衍射效率)。 % 3<7HY]~  
 0级衍射并不分散,但2级衍射相对于1级衍射表现出较大的发散角。 eY`o=xN  
 通过光栅参数和光栅方程的计算可发现重叠为760nm(1级)和380nm(2级) XJA];9^  
 光栅方程: dTQW/kAHQ  
B# o6UO\  
_rW75n=3b7  
5M#L O@U  
T@ zV   
5. 结果:光谱分辨率 OyIIJ!(  
p<\7" SB=  
+EH"A  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run ZtX CPA!  
RVh{wg  
6. 结果:分辨钠的双波段 V=H:`n3k  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 ka*#O"}L8  
   Cr YPcvd6  
wB"`lY   
SnY{|  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 {vp*m :K  
#l!nBY~  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run *_K*GCy  
2u(G:cR  
7. 总结 IJDE{)  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 ,hE989x<iI  
1. 仿真 "-Wb[*U;  
以光线追迹对单色仪核校。 D=}\]Krmay  
2. 研究 %m-U:H.Vp  
应用经典场追迹和几何场追迹+引擎对系统的性能进行研究。系统分析中包括采用傅里叶模态法进行光栅效率的严格分析。 &BN#"- J  
3. 应用 -]Q\G  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 H`rd bE  
可以通过使用VirtualLab对复杂的光谱系统,比如Czerny-Turner进行详尽的研究。 XmN8S_M>v  
扩展阅读 s133N?  
1. 扩展阅读 l\ Vr D2j8  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 ?H eUU  
&"^U=f@v  
 开始视频 _IWLC{%V  
- 光路图介绍 ^95njE`>t`  
- 参数运行介绍 eU8p;ajW!L  
- 参数优化介绍 P+DIo7VTX  
 其他测量系统示例: XJ7pX1nf  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) (QQkXlJ  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) rl]K :8*  
查看本帖完整版本: [-- Czerny-Turner单色仪&光谱仪的仿真 --] [-- top --]

Copyright © 2005-2025 光行天下 蜀ICP备06003254号-1 网站统计