模拟透射式体全息光栅拉曼光谱仪分光系统设计 | SYNOPSYS 光学设计软件第76课
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 1.000000025.40000000.00000000000
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，对应镜头文件：
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。
宏文件和镜头文件
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。
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
宏文件和镜头文件
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。
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
镜头文件
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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
