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

一、光栅设计


参考文章中的参数进行设计:


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。



按照光栅示意图,参考文献中的计算结果为


α1 = 24.8°


β1 = 41.3°


θ1 = 33.1°



设置系统参数:


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



设置表面群组-33.1°的倾斜



二维图,联系工作人员领取对应镜头文件



在三维绘图中显示三种波长进行绘图


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。



二、前准直镜设计


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。


宏文件:



联系工作人员领取镜头文件


运行搜索宏可以得到10个初始结构:



从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析:


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





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,联系工作人员领取镜头文件:



设置表面8的-33.1°的倾斜,使光线垂直进入



三. 后聚焦镜设计


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。


输入DSEARCH宏并运行


使用4片元件提升像质


元件总长50mm,后焦距50mm


宏文件:



联系工作人员领取镜头文件


运行搜索宏可以得到10个初始结构:



从中找出一个最佳结构,接下来进行下一步分析:


使用默认生成的优化宏优化一次,输入MRG替换真实玻璃



删除最后表面的求解,最后的结构及数据:




四、系统组合调整


在光栅之后插入聚焦镜。使用指令:


INSERT FILE '1130-3.RLE' SURFACE 1 TO 9 AFTER SURFACE 9


删除系统的AFOCL无焦模式。调整表面8的厚度到合适的距离


联系工作人员领取镜头文件



使用如下绘图宏查看结果,


宏文件:




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



联系工作人员领取镜头文件



点列图


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



查看不同波长下的点列图和光斑大小




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。


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.

请您留言