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) blyU5 3g  
q(xr5iuP_  
应用示例简述 a4aM.o  
?TTtGbvU  
1.系统说明 ~;$,h ET  
2[} O:  
 光源 &GYnGrw?@  
— 平面波(单色)用作参考光源 ;\a?xtIy  
— 钠灯(具有钠的双重特性) lgrD~Y (x  
 组件 XNbeYj  
— 光阑(狭缝),抛物面反射镜,闪耀光栅 e7tp4M9!%  
 探测器 pY.R?\  
— 功率 SzXR],dA  
— 视觉评估 M]|tXo$?  
 建模/设计 Z:eB9R#2y  
— 光线追迹:初始系统概览 k0r93 xa  
— 几何场追迹+(GFT+): b:B+x6M  
 窄带单色仪系统的仿真 0MpZdJ  
 为分辨特定光谱曲线进行整个光谱的高分辨率分析 YOOcHo.F  
cvOCBg38BH  
2.系统说明 m4\e `nl  
xB4}9zN s  
nIZ;N!r=i  
<cm(QNdcC  
3.系统参数 65]>6D43  
~aBf.  
E)>.2{]C>  
'Nkd *  
wF=?EK(;P{  
4.建模/设计结果 B<$(Nb5<  
iH a:6  
<S ae:m4  
m+|yk.md  
总结 MD98N{+[|  
Z1}@N/>>  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 1u8 k}  
1. 仿真 $ U=j<^R}a  
以光线追迹对单色仪核校。 :%[mc-6.  
2. 研究 ~n=oPm$pR  
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。 -#Bk  
3. 应用 jhR`%aH4  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 +7 \"^D  
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。 +-r ~-bs  
Uee(1  
应用示例详细内容 f/95}6M  
系统参数 #_SsSD=.Sy  
?ESsma6  
1. 仿真任务:Czerny-Turner干涉仪 KPjC<9sby  
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。 N&yr?b'!-*  
"|Gr3sD  
1'B&e)  
Y(RB@+67  
2. 系统参数 9ls*L!Jw  
??#SQSU  
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。 RNo~}#  
sTS/ ]"l  
M]Hf>7p  
dI+Y1Vq  
3. 说明:平面波(参考) LzTdi%u$0|  
7#&e0fw/I  
 采用单色平面光源用于计算和测试。  "F=ta  
}U'VVPh _  
{TXfi'\  
S2jn  pf}  
4. 说明:双线钠灯光源 +'/C(5y)0X  
3a?|}zr4  
[]jbzVwS2  
 为了增强光谱仪的光谱分辨率,对钠灯的双波长特性进行研究。 wQ^RXbJI9  
 双波长通过旋转轨道的相互作用分离,表现为具有515GHz频率差异(波长差为0.6nm)。 EQtYb"_  
 由于低气压灯的扩展发射区域,钠灯可视为平面波。 k:F{U^!p|  
a>Wr2gPko  
bkuJN%  
Tb:6IC7="  
5. 说明:抛物反射镜 WjBH2v  
*/HW]x|?V~  
2>[xe  
 利用抛物面反射镜以避免球差。 >,ABE2t5  
 出于此目的,在VirtualLab库目录中选择离轴抛物面反射镜(楔形)组件。 Cg(&WJw(ep  
sXmP<c  
1N[9\Yi  
}_BNi;H  
T>pyYF1Q  
2bOl`{x  
6. 说明:闪耀光栅 AJ3%Z$JJ;s  
z=TO G P(  
\.'[!GE*c  
 采用衍射元件用于分离所研究光源的光谱波长。 p, T4BO  
 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 OdpHF~(Y/  
^xgqs $`7  
W&k@p9  
0NK|3]p  
|/ji'Bh  
)HcLpoEi  
7. Czerny-Turner 测量原理 u* G+=aV.6  
$<9u:.9xf  
通过光栅倾斜角的变化,入瞳的像可经过探测器孔径进行扫描。探测器可以评估光入射的能量。 \a4X},h\  
JZK93R  
S['cX ~  
+/bD9x1H  
P4zwTEk`  
8. 光栅衍射效率 h@z0 x4_])  
q65]bs4M  
vN:!{)~z  
 VirtualLab的光栅组件可通过傅里叶模态法(FMM)对衍射级次进行严格的计算。 CG95ScrX  
 因此,每一个波长的效率可视为独立的。 ~%2yDhdQ  
 3个不同波长的不用的衍射效率的归一化强度:(可被测量系统的计算视为如此) 9)8Cf% <(  
!9{UBAh  
puLgc$?  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_01_Diffraction_Efficiency.lpd 1]9w9! j  
-k@1# c+z  
9. Czerny-Turner系统的光路图设置 EDuH+/:n  
w5^k84vye  
 +hKs  
, @!X! L  
 由于VirtualLab的相对位置系统,只设置了沿Z轴方向的距离。 I:HrBhI)wP  
8rx|7  
10. Czerny-Turner 系统的3D视图 "h #/b}/  
93Zij<bH?e  
^BM !TQ%!  
'<xE 0<  
 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)。 cly}[<w!  
 不仅如此,距离减到0.1倍是为了提高视图的可观察性。 '9=b@SaAj  
&2U%/JqY  
应用示例详细内容 SQhVdYU1'  
*u:,@io7'G  
仿真&结果 G"m?2$^-A  
OR*JWW[]  
1. 结果:利用光线追迹分析 d3|/&gDBK  
 首先,利用光线追迹分析光在光学系统中的传播。 Te[v+jgLY,  
 对于该分析,采用内嵌的光线追迹系统分析器。 "M@&*<S  
IuT)?S7O*k  
1Y&W>p  
i]N<xcF9N*  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_02_RT.lpd o2=):2x r{  
d:w/{m% #  
2. 结果:通过虚拟屏的扫描 <i4]qO(0u  
 通过将光栅倾斜合适的角度以选择被探测的波长 (可通过光栅方程计算该角度)。 Kc95yt  
 采用VirtualLab中的参数耦合功能连接波长和光栅的倾斜角度, 6PYm?i=p?  
sQj]#/yK:  
 通过该功能给定波长,可以自动设置合适的倾斜角。因此,如为了仿真全谱段,参数运行必须指定波长。 vy}_aD{B  
;HH%OfQq  
39hep8+  
animation: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_VIS_Scan.bms h]L.6G|hEN  
8nu!5 3  
3. 衍射效率的评估 ,(a~vqNQW3  
为选择合适的仿真引擎,必须考虑孔径衍射效应的影响。 [qW%H,_  
|!9xL*A  
Q(cLi:)X2  
比较经典场追迹和几何场追迹+可知,由于两者的差别较小,可忽略衍射效应。采用更快速的GFT+引擎用于后续研究。 U65l o[  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_03_Diffraction_Effects.lpd "?F[]8F.b  
vPGUE`!D+  
4. 结果:衍射级次的重叠 >zDQt7+g;  
 因为光栅用于分离多谱段(如可见光),所以不同衍射级次可能发生重叠。 6)ibXbH  
 VirtualLab的光栅组件可以计算所有期望的衍射级次(包括利用傅里叶模态法计算衍射效率)。 OdZ/\_Z  
 0级衍射并不分散,但2级衍射相对于1级衍射表现出较大的发散角。 Xz^k.4 Y{4  
 通过光栅参数和光栅方程的计算可发现重叠为760nm(1级)和380nm(2级) -(F} =o'  
 光栅方程: k(pJVez  
n@ SUu7o  
05k'TqT{c  
>\^oCbqF}~  
b@&uwSv  
5. 结果:光谱分辨率  @--"u_[  
zn 0y`9!n?  
=.;ib6M  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_06_Resolution.run C4$P#DZT^  
S*=^I2;  
6. 结果:分辨钠的双波段 3o[(pfcU  
 应用所建立单色仪分辨钠的双波段特性。 hHTt-x#  
   ULxQyY;32  
)I3E  
yNXYS  
设置的光谱仪可以分辨双波长。 $.pCoS]i  
] 1pIIX}  
file used: MSY.0003_Czerny-Turner_Mono_07_Sodium.run i8k} B o  
]T'8O`  
7. 总结 :0Jn`Ds4o  
模拟并分析了Czerny-Turner单色仪及并将其用于光谱研究中。 S+~;PmN9qL  
1. 仿真 G-2~$ u  
以光线追迹对单色仪核校。 eu"m0Q  
2. 研究 .pWRV<25  
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。 p?>J86%[  
3. 应用 "hI"4xSg  
应用真实的Czerny-Turner单色仪分辨了钠灯的双波长特性 hBX.GFnw  
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。 VD7-;  
扩展阅读 P$Vh{]4i{  
1. 扩展阅读 APF`b  
以下文件给出了在VirtualLab中如何设置测量系统的更多细节。 y>0 @.  
o.NU"$\?  
 开始视频 +58^{_k+%  
- 光路图介绍 rgCC3TX  
- 参数运行介绍 *5BVL_:~J  
- 参数优化介绍 -XL? n/M  
 其他测量系统示例: VnSO>O  
- 马赫泽德干涉仪(MSY.0001) YT oG'#qs  
- 迈克尔逊干涉仪(MSY.0002) zeQ~'ao<  
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