[已解决]有关zemax光谱仪设计的求助

希喜力

设计了一个双光栅结构的光谱仪如图1所示，准直透镜焦距为300mm，两个刻线为2400/mm的光栅,聚焦透镜焦距为800mm的一个结构。


设置的狭缝形式为图2所示，请大家帮我看一下这种设置是否正确。
如果正确的话，为什么狭缝宽度的调小和调大对分辨率没有影响（点列图无变化）？
光谱仪中准直透镜和聚焦透镜的焦距不一样会增大狭缝的放大率吗？放大率与光栅的入射角和衍射角有关，是否还和准直透镜和聚焦透镜的焦距有关呢？

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可乐不加冰

2024-9-11 09:20

希喜力 发表于 2024-9-4 09:48
你好，之前和您讨论过狭缝的问题，在这里请教一个问题，利用设置物高y的方式来设置狭缝，但是为什么调节y ...

我尝试将物高改变的大一点5mm或者10mm 发现是会有变化的。但是这样设置物高的方式只适合用来验证放大率的问题，用像高除以已知物高。
从狭缝处看，仿真的是y方向上的三个点光源，每个视场上看到的是同一物高下的点列图，需要三个视场综合叠加上才能看出来。从仿真角度，优化到艾里斑大小就差不多了，后面再优化圈入能量，分辨力要考虑探测器像元大小，可以用PSF截面图看

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muguoqiang

方便的话，把zemax文件发出来一下，方便解答哈

希喜力

这是zemax文件

爱学习的皮卡丘

1. 狭缝设置是没错的。改变狭缝大小，光斑大小不改变的主要原因有两个：在光阑面口径较小的时候，你增大Y方向半宽，但是后面系统（第二块光栅和聚焦透镜的口径太小了，导致光线无法全部达到像面）；在光阑面口径增大到比NA大的时候，再增大Y方向半宽肯定也改变不了光斑大小。我觉得主要就是后续系统的口径太小了。我调了一下光栅口径，将聚焦透镜改成了理想的，就可以在改变光阑大小的时候（一定范围内）看到明显的光斑变化。
2. 放大率和准直透镜、聚焦透镜的焦距无关，准直透镜的作用只是将光线平行的打到光栅上面，衍射角由光栅和光轴夹角控制；聚焦透镜的作用就是把第二块光栅衍射出的平行光线进行聚焦，他们的焦距只会影响系统的长度。但是考虑到透镜本身会有一些像差，所以对放大率会有些许作用但是应该不影响你。
附上我将两块光栅口径改变+聚焦透镜改为理想透镜的文件，可以较为清晰的看到第一点的结果。

allein

关于这个问题的第二点，我认为是会影响狭缝的放大倍率的，探测器确定的情况下，还会影响光谱分辨能力

聚焦镜焦距/准直镜焦距的比值越大，放大倍率越大

希喜力

allein 发表于 2024-7-17 15:53
关于这个问题的第二点，我认为是会影响狭缝的放大倍率的，探测器确定的情况下，还会影响光谱分辨能力

聚焦 ...

我刚开始也是这样认为的，但是经过仿真后发现，好像是不影响放大率的。所以我现在也不太确定。

图1为光谱仪结构准直透镜为300mm，聚焦透镜为1000mm，最后的分辨率为0.009nm（这个分辨率的计算没有考虑准直和聚焦透镜的放大率的），看点列图（图2）也都能分开，从这个角度来看是不影响的。但是我怕是我仿真有误。

可乐不加冰

个人觉得 准直透镜和聚焦透镜的焦距是会影响放大率的。我看你是用设置孔径的方式来定义狭缝，如果要看放大率的话 建议用设置物高的方式来看

希喜力

可乐不加冰 发表于 2024-7-29 16:55
个人觉得 准直透镜和聚焦透镜的焦距是会影响放大率的。我看你是用设置孔径的方式来定义狭缝，如果要看放大 ...

感谢回复。这两种设置狭缝的区别是什么，我设置物高了发现是会影响放大率。但是个人觉得对于光谱仪的狭缝，设置孔径更符合真实的光谱仪狭缝。（不知道对错，还请大家多指教）

可乐不加冰

希喜力 发表于 2024-8-1 08:42
感谢回复。这两种设置狭缝的区别是什么，我设置物高了发现是会影响放大率。但是个人觉得对于光谱仪的狭缝 ...

个人觉得，在实际应用情况下，光应该是充满狭缝的，相当于狭缝是一个矩形的光源。而设置孔径的话，光源实际上是一个理想的点光源被限制了孔径。我也只是在设计中发现孔径设置无法模拟狭缝，因为我用的放大率是1：1的，所以也没有太深究这个问题。

希喜力

可乐不加冰 发表于 2024-8-1 09:43
个人觉得，在实际应用情况下，光应该是充满狭缝的，相当于狭缝是一个矩形的光源。而设置孔径的话，光源实 ...

你好，之前和您讨论过狭缝的问题，在这里请教一个问题，利用设置物高y的方式来设置狭缝，但是为什么调节y轴的距离（改变狭缝宽度），点列图不变呢（分辨率不变），这是我的.zmx文件。图1为狭缝40μm时的设置，对应图2的点列图；图3是100μm时的设置，对应图4的点列图。发现点列图并没有变化，原则上改变狭缝的宽度，分辨率也随之改变，为什么这里不变呢？