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    [分享]Ansys Zemax | 如何設計光譜儀——理論依據(jù) [復制鏈接]

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    只看樓主 倒序閱讀 樓主  發(fā)表于: 2023-09-26
    關鍵詞: 光譜儀ZEMAX
    光譜學是一種無創(chuàng)性技術,是研究組織、等離子體和材料的最強大工具之一。本文介紹了如何利用近軸元件建立透鏡—光柵—透鏡(LGL)光譜儀模型,使用OpticStudio的多重結構( Multiple Configurations )、評價函數(shù) ( Merit Functions )和ZPL宏等先進功能完成了從所需指標參數(shù)到性能評估的設計過程。(聯(lián)系我們獲取文章附件) ~)pso7^:  
    簡介 V|G*9^Y  
    光譜儀是測量光強與波長的函數(shù)關系的儀器。光譜儀有各種各樣的通用設置。本文介紹了透鏡—光柵—透鏡(LGL)光譜儀。在OpticStudio中完成對光譜儀的設置后,對其關鍵設計參數(shù)進行確定和討論。 lAR1gHhJ  
    LGL光譜儀的基本設置 D"gv:RojD  
    LGL光譜儀的基本設置如下: gBr /Y}I  
    U+R9bn   
    sJ{r+wY  
    多色光通過入射針孔進入光譜儀,從而產(chǎn)生發(fā)散光束。然后,使用準直透鏡生成平行光線。后面的透射式衍射光柵是光譜儀的核心元件,它可以根據(jù)光束的波長(即顏色)改變光束的方向。最后,聚焦透鏡將光束會聚在探測器上。每種波長的光線會聚在探測器上不同的位置,通過將測量到的強度作為探測器上位置的函數(shù),可以得到光線的光譜。 }kG>6_p?  
    第一種方法,在OpticStudio中使用近軸元件對該設置進行建模。這樣做可以忽略像差和優(yōu)化問題,這些問題在文章 “如何構建光譜儀——實際應用”中討論。另一方面,LGL光譜儀適用于理解光譜儀的基本物理概念及其分辨率。 : { iK 5  
    在OpticStudio中建立近軸LGL光譜儀模型 5"y)<VLJX  
    系統(tǒng)設置 T|,/C|L  
    首先,在系統(tǒng)選項 ( System Explorer ) 中設置系統(tǒng)的基本參數(shù)。按照下圖設置入瞳直徑 ( Entrance Pupil Diameter ) (稍后將看到孔徑如何影響光譜儀的性能): w75Ro6y  
    0V?7'Em  
    ^ WF_IH&  
    在此光譜儀中,要分析波長范圍為:λmin=400 nm到 λmax = 700 nm的可見光,波長帶寬為:Δλ= 300 nm。因此,設置三個波長,其中兩個波長處于光譜的邊緣,中心波長為:λ0 =550 nm,后者為主波長: P?^%i  
    osc A\r  
    %(|-+cLW+  
    準直透鏡
    v"o_V|  
    完成以上操作后,可以繼續(xù)使用光譜儀中的第一個元件,并在鏡頭文件中添加第一行。假設光來自點光源(對應于針孔)。使用焦距為30 mm的近軸透鏡,將其置于針孔后30 mm處,將產(chǎn)生準直光束。插入另一個厚度為30 mm的表面,以表明準直透鏡和衍射光柵之間的距離: ]ddH>y&o  
    k[)/,1  
    8"TlWHF`  
    所設計系統(tǒng)的三維布局圖(3D Layout)如下所示: :}2T