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(píng)價(jià)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(píng)估的設(shè)計(jì)過程。(聯(lián)系我們獲取文章附件)
2@S{e$YK` 簡介
f^f{tOX 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(duì)光譜儀的設(shè)置后,對(duì)其關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行確定和討論。
ef=LPCi? LGL光譜儀的基本設(shè)置
ZO $}m? LGL光譜儀的基本設(shè)置如下:
3M{/9rR[ Yxt`Uvc(^h <t0o{}^P* 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(huì)聚在探測器上。每種波長的光線會(huì)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。
$=GZ"%ED 第一種方法,在OpticStudio中使用近軸元件對(duì)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。
k%Q>lf<e 在OpticStudio中建立近軸LGL光譜儀模型
vxzOG?Xc: 系統(tǒng)設(shè)置
QNH5Cq;Y 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):
w;(`!^xv =@>[ V{[vIt* 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(gè)波長,其中兩個(gè)波長處于光譜的邊緣,中心波長為:λ0 =550 nm,后者為主波長:
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