摘要
在氣體(tǐ)光譜學中，為(wèi)了獲得(de)足夠靈敏的吸收測量，通(tōng)常要求具有(yǒu)較長的光程長度。充氣體(tǐ)積包裹在反射鏡之間(jiān)的多(duō)通(tōng)道(dào)單元是滿足這一要求的一種方式，同時(shí)在途中控制(zhì)光束發散，避免了對超大(dà)設備的需求。Herriott單元是這種系統的一個(gè)例子，其特點是使用兩個(gè)球面反射鏡，在其中一個(gè)球面反射鏡上(shàng)鑽一個(gè)離軸孔，以允許光束進出。鏡子的曲率改變了光束的方向并控制(zhì)了它的發散。在此用例中，我們用光學建模和(hé)設計(jì)軟件VirtualLab Fusion研究了Herriott單元的模拟。
任務描述
*參數(shù)來(lái)自：
Old, J. G., K. L. Gentili, and E. R. Peck. "Dispersion of carbon dioxide." JOSA 61.1 (1971): 89-90.
Wei, Peng-Sheng, et al. "Absorption coefficient of carbon dioxide across atmospheric troposphere layer." Heliyon 4.10 (2018): e00785.
建模技(jì)術(shù)的單平台互操作(zuò)性
當光束在複雜的系統中傳播時(shí)，每個(gè)光束都與截然不同的光學元件相互作(zuò)用。因此，精确的模型需要算(suàn)法的無縫互操作(zuò)性，以便能夠處理(lǐ)光束傳播過程中出現的所有(yǒu)方面：
自由空(kōng)間(jiān)傳播
單元反射鏡處的反射
通(tōng)過孔的傳播
探測器(qì)
連接建模技(jì)術(shù)：自由空(kōng)間(jiān)傳播
自由空(kōng)間(jiān)傳播
單元反射鏡處的反射
通(tōng)過孔的傳播
探測器(qì)
可(kě)用的自由空(kōng)間(jiān)傳播建模技(jì)術(shù):
在這種特定情況下，衍射效應可(kě)以忽略不計(jì)，因為(wèi)沒有(yǒu)光闌的硬邊效應。考慮到這一點，選擇幾何傳輸來(lái)快速模拟系統
連接建模技(jì)術(shù)：反射鏡
自由空(kōng)間(jiān)傳播
單元反射鏡處的反射
通(tōng)過孔的傳播
探測器(qì)
在 Herriott單元的情況下，我們必須處理(lǐ)曲面，并且在系統中沒有(yǒu)焦點區(qū)域。因此，局部平面界面近似(LPIA)提供了最佳的速度和(hé)精度特性。
圓錐反射鏡
在光導元件中，可(kě)以在表面上(shàng)定義應用不同于界面其餘部分的建模技(jì)術(shù)區(qū)域。我們使用這個(gè)特性來(lái)模拟在單元的第一個(gè)反射鏡上(shàng)鑽的孔，以允許光束進出。為(wèi)了模拟鏡面的球形，我們選擇圓錐常數(shù)為(wèi)0的圓錐曲面。
連接建模技(jì)術(shù)：孔
自由空(kōng)間(jiān)傳播
單元反射鏡處的反射
通(tōng)過孔的傳播
探測器(qì)
在我們的例子中，光束足夠窄，不會(huì)與整個(gè)孔相互作(zuò)用，因此，函數(shù)方法就足夠了。
孔
第一反射鏡上(shàng)的孔建模為(wèi)一個(gè)理(lǐ)想的透射光栅，定義在一個(gè)圓形區(qū)域中，隻有(yǒu)0級透射激活。對于這個(gè)級次，我們手動指定了100%的效率，以複制(zhì)孔的功能。
二氧化碳
當使用材料目錄中沒有(yǒu)的材料時(shí)，可(kě)以使用可(kě)編程材料對其進行(xíng)編程。
連接建模技(jì)術(shù)：探測器(qì)
自由空(kōng)間(jiān)傳播
單元反射鏡處的反射
通(tōng)過孔的傳播
探測器(qì)
完全靈活的探測器(qì)建模不同物理(lǐ)值，包括例如輻射能量密度。
參數(shù)耦合
模拟結果
光線追迹結果
光線&場(chǎng)追迹結果
場(chǎng)追迹結果（反射鏡距離為(wèi)84mm）
更多(duō)內(nèi)反射
場(chǎng)追迹結果（反射鏡距離為(wèi)50mm）
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