Ansys Zemax | 如何設(shè)計(jì)光譜儀——理論依據(jù)
光譜學(xué)是一種無創(chuàng)性技術(shù)，是研究組織、等離子體和材料的最強(qiáng)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(jié)構(gòu)( Multiple Configurations )、評價函數(shù) ( Merit Functions )和ZPL宏等先進(jìn)功能完成了從所需指標(biāo)參數(shù)到性能評估的設(shè)計(jì)過程。（聯(lián)系我們獲取文章附件） G;>
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簡介 a`G x=8
光譜儀是測量光強(qiáng)與波長的函數(shù)關(guān)系的儀器。光譜儀有各種各樣的通用設(shè)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(shè)置后，對其關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行確定和討論。 MT(o"ltQ
LGL光譜儀的基本設(shè)置 >+ .
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LGL光譜儀的基本設(shè)置如下： ]# t6Jwk
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多色光通過入射針孔進(jìn)入光譜儀，從而產(chǎn)生發(fā)散光束。然后，使用準(zhǔn)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(qiáng)度作為探測器上位置的函數(shù)，可以得到光線的光譜。 C]^H&
第一種方法，在OpticStudio中使用近軸元件對該設(shè)置進(jìn)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(gòu)建光譜儀——實(shí)際應(yīng)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。 dd2[yKC`
在OpticStudio中建立近軸LGL光譜儀模型 _%'},Xd.z
系統(tǒng)設(shè)置 !=;XBd-
首先，在系統(tǒng)選項(xiàng) ( System Explorer ) 中設(shè)置系統(tǒng)的基本參數(shù)。按照下圖設(shè)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）： Bq/:Nd[y
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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(shè)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： L@=3dp!\Cu
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[attachment=120626] UR:aD_h
準(zhǔn)直透鏡 0G!] =
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(shè)光來自點(diǎn)光源（對應(yīng)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(zhǔn)直光束。插入另一個厚度為30 mm的表面，以表明準(zhǔn)直透鏡和衍射光柵之間的距離： S"9zc
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所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的三維布局圖(3D Layout)如下所示： a^
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