光譜分辨率分析的案例
VirtualLab運用：切爾尼-特納光譜儀—光譜分辨率的分析
光學測量＞光譜儀
任務/系統描述
亮點
復雜光學系統的高性能分析
使用嚴格算法對光柵進行嚴格矢量分析
說明：光源
說明：孔徑
說明：拋物面反射鏡
說明：光柵
說明：探測器
結果：3D光線追跡
結果：波長的變化
由于波長的變化，入瞳的像可經過探測器孔徑進行掃描
結果：單色儀的分辨率
光譜分辨率的定義：
光譜分辨率：A=1244
文件&技術信息
Zemax案例 | 基于自由曲面的高分辨率成像光譜儀設計
引言
成像光譜儀作為集“光譜分析”與“空間成像”于一體的先進光學設備，在環境監測、生物醫學、材料科學、空間遙感等領域具有重要應用。其通過對目標物質光譜與空間信息的聯合分析，能夠實現物質的“定性”“定量”和“定位”探測，為科學研究和實際應用提供高效、精確的信息。
傳統Czerny-Turner（C-T）型光譜儀因色散均勻、工藝成熟，長期占據主流市場，但球面反射鏡的固有缺陷使其難以校正全波段像差，性能提升受限。近日，華東師范大學精密光譜科學與技術國家重點實驗室謝微團隊[1]提出基于自由曲面反射鏡的高分辨率成像光譜儀設計方法，通過“離軸拋物面分段拼接+Zernike多項式擬合”的創新路徑，通過Zemax仿真優化，成功實現全波段全視場像差校正，其光譜分辨率達0.015nm，優于市面同類型商用產品，為高分辨率成像光譜儀的設計提供了全新思路。
子鏡的構建到曲面融合
要實現自由曲面對C-T型光譜儀的性能升級，關鍵在于構建合理的初始結構——團隊以C-T光路為基礎，通過“子鏡參數計算”與“分段拼接擬合”兩大步驟，突破了傳統自由曲面設計的計算壁壘。
1.1 C-T光路結構
C-T型光路的核心組成的為“入射狹縫-準直鏡-光柵-聚焦鏡-探測器”，如圖1所示：光線經狹縫進入系統后，由準直鏡將發散光束轉化為平行光；光柵對平行光進行光譜分光，使不同波長光線以不同角度衍射；最終，聚焦鏡將衍射光匯聚至探測器對應位置，完成光譜信息記錄。
圖1 C-T型光路結構示意圖
該團隊在保留這一經典框架的同時，針對“像差校正”這一核心痛點，提出將“準直鏡與聚焦鏡”替換為自由曲面反射鏡——其中，聚焦鏡通過“分段拼接離軸拋物面”生成，準直鏡則通過Zernike多項式直接優化，從結構源頭解決全波段像差問題。
展開 分辨率的分析講解
如何更好地分辨物體是光學科學界一直存在的問題，因此如何判斷光學系統的分辨率是一個重要的問題。根據Ernst Karl Abbe(1840-1905)和John William Strutt，Third Baron Rayleigh(1842-1919)等人的工作，我們在VirtualLab Fusion中演示了阿貝分辨率極限和瑞利判據，并說明了如何使用這兩種分析來評估典型成像系統的性能。 用瑞利準則研究顯微鏡物鏡的分辨率
根據瑞利判據，我們研究了三種不同數值孔徑的顯微物鏡的分辨率。 阿貝理論成像的論證
我們搭建了成像系統，以金屬光柵為實驗對象，利用VirtualLab Fusion演示了阿貝的成像理論。 For more information send a message to: support@infotek.com.cn / support@infocrops.comInternet: http://www.infotek.com.cn / http://www.honglun-seminary.com
展開 [NEWSLETTER] 分辨率的分析
如何更好地分辨物體是光學科學界一直存在的問題，因此如何判斷光學系統的分辨率是一個重要的問題。根據Ernst Karl Abbe(1840-1905)和John William Strutt，Third Baron Rayleigh(1842-1919)等人的工作，我們在VirtualLab Fusion中演示了阿貝分辨率極限和瑞利判據，并說明了如何使用這兩種分析來評估典型成像系統的性能。
用瑞利準則研究顯微鏡物鏡的分辨率
根據瑞利判據，我們研究了三種不同數值孔徑的顯微物鏡的分辨率。
阿貝理論成像的論證
我們搭建了成像系統，以金屬光柵為實驗對象，利用VirtualLab Fusion演示了阿貝的成像理論。
For more information send a message to: support@infotek.com.cn / support@infocrops.com
展開 
飛機發動機引起的機艙噪聲的高分辨率振動聲學測量與分析
在測試期間將采集的數據處理到頻域以獲得工作變形分析，然后進一步處理以獲得STI估計。
圖文快覽
測試期間使用的傳感器配置。主要測試是使用5種配置C1到C5完成的，這些配置依次安裝和測量（圖a）。24個傳感器固定安裝在ISTAR的左側（圖b）
用于發動機測試的傳感器配置。在275個傳感器的配置下進行發動機運行。安裝需要固定每個傳感器和電纜，禁止劃行網格方法
所有5種配置中存在的傳感器的2σ偏差。該傳感器位于機身中部，其振幅和相位偏差代表所有固定傳感器
激勵器和發動機激勵導致的工作變形分析
基于
ODS
計算的
STI
的發散矢量場
總結和未來工作
在持續兩周的測量活動中，DLR ISTAR在1350個位置獲得了振動響應。此外，在275個位置測量了發動機引起的振動。這些數據涵蓋了低頻到中頻范圍，并且對于有限元模型更新中的計劃工作具有足夠的質量。此外，使用STI對能量傳遞路徑進行了首次計算。這些在低頻范圍內并沒有顯示出很多驚喜，但這大部分是意料之中的。STI計算是可能的，并且顯示了直觀可行的能量流場，這一事實證明實驗數據具有良好的質量和足夠的空間分辨率。
對STI的深入分析需要更多的工作，并將在不久的將來完成：所提出的分析相當隨意地選取了74 Hz頻帶。雖然它很好地代表了較低聲學頻率范圍內的結構行為，但這完全是通過工程判斷完成的。
展開 VirtualLab運用：光學測量系統的分析與公差
測量系統(MSY.0003 v1.1)
Czerny-Turner單色儀&光譜儀的仿真
應用示例簡述
1.系統說明
?光源
—參考平面波(單色)
—鈉燈(具有鈉的雙重特性)
?組件
—光闌(狹縫)，拋物面反射鏡，閃耀光柵
?探測器
—功率
—視覺評估
?建模/設計
—光線追跡：初始系統概覽
—幾何場追跡+(GFT+)：
?窄帶單色儀系統的仿真
?為解決特定光譜曲線進行全光譜的高分辨率分析
2.系統說明
3.系統參數
4.建模/設計結果
總結
Czerny-Turner單色儀的實現與分析及其在光譜研究中的應用。
1.仿真
以光線追跡對單色儀核校。
2.研究
應用經典場追跡和幾何場追跡+引擎對系統的性能進行研究。系統分析中包括采用傅里葉模態法進行光柵效率的嚴格分析。
3.應用
應用現實的Czerny-Turner單色儀分辨了鈉燈的雙波長特性
可以通過使用VirtualLab對復雜的光譜系統,比如Czerny-Turner進行詳盡的研究。
展開 Czerny-Turner單色儀&光譜儀的仿真
測量系統(MSY.0003 v1.1)
應用示例簡述
1.系統說明
? 光源
— 平面波(單色)用作參考光源
— 鈉燈(具有鈉的雙重特性)
? 組件
— 光闌(狹縫)，拋物面反射鏡，閃耀光柵
? 探測器
— 功率
— 視覺評估
? 建模/設計
— 光線追跡：初始系統概覽
— 幾何場追跡+(GFT+)：
? 窄帶單色儀系統的仿真
? 為分辨特定光譜曲線進行整個光譜的高分辨率分析
2.系統說明
3.系統參數
4.建模/設計結果
總結
模擬并分析了Czerny-Turner單色儀及并將其用于光譜研究中。
1. 仿真
以光線追跡對單色儀核校。
2. 研究
應用經典場追跡和幾何場追跡+引擎對系統的性能進行研究。系統分析中包括采用傅里葉模態法進行光柵效率的嚴格分析。
3. 應用
應用真實的Czerny-Turner單色儀分辨了鈉燈的雙波長特性
可以通過使用VirtualLab對復雜的光譜系統,比如Czerny-Turner進行詳盡的研究。
應用示例詳細內容
系統參數
1. 仿真任務：Czerny-Turner干涉儀
Czerny-Turner干涉儀是一種廣泛用于光和樣本的光譜研究。主要由兩個球面或拋物面反射鏡、兩個光闌以及一個作為分光元件的光柵組成。
2. 系統參數
元件在1m范圍內的距離與非常窄的入瞳孔徑進行結合以確保單色儀/光譜儀的高光譜分辨率。
3.
展開 VirtualLab運用：Czerny-Turner單色儀&光譜儀的仿真
測量系統(MSY.0003 v1.1)
應用示例簡述
1.系統說明
?光源
—平面波(單色)用作參考光源
—鈉燈(具有鈉的雙重特性)
?組件
—光闌(狹縫)，拋物面反射鏡，閃耀光柵
?探測器
—功率
—視覺評估
?建模/設計
—光線追跡：初始系統概覽
—幾何場追跡+(GFT+)：
?窄帶單色儀系統的仿真
?為分辨特定光譜曲線進行整個光譜的高分辨率分析
2.系統說明
3.系統參數
4.建模/設計結果
總結
模擬并分析了Czerny-Turner單色儀及并將其用于光譜研究中。
1.仿真
以光線追跡對單色儀核校。
2.研究
應用經典場追跡和幾何場追跡+引擎對系統的性能進行研究。系統分析中包括采用傅里葉模態法進行光柵效率的嚴格分析。
3.應用
應用真實的Czerny-Turner單色儀分辨了鈉燈的雙波長特性
可以通過使用VirtualLab對復雜的光譜系統,比如Czerny-Turner進行詳盡的研究。
應用示例詳細內容
系統參數
1.仿真任務：Czerny-Turner干涉儀
Czerny-Turner干涉儀是一種廣泛用于光和樣本的光譜研究。主要由兩個球面或拋物面反射鏡、兩個光闌以及一個作為分光元件的光柵組成。
2.系統參數
元件在1m范圍內的距離與非常窄的入瞳孔徑進行結合以確保單色儀/光譜儀的高光譜分辨率。
3.說明：平面波(參考)
?采用單色平面光源用于計算和測試。
展開 《ACS AMI》成都信工大李賀：B,N 摻雜 PdRu 氣凝膠靈敏檢測葡萄糖
與 B、N-Ru 氣凝膠和 B、N-Pd 氣凝膠相比，B、N-PdRu 氣凝膠的 B 1s(B)、Ru 3p (C) 和 Pd 3d (D) 的高分辨率光譜分析。(F) B、N-PdRu 氣凝膠的 N1s 的 XPS 光譜。(E) B、N-PdRu 氣凝膠、B-PdRu 氣凝膠、B、N-Pd 氣凝膠和 B、N-Ru 氣凝膠的 XRD 模式。
圖 4. 不同反應體系的紫外可見吸收光譜
：B，N-PdRu氣凝膠 + H2O2 + TMB；B，N-PdRu 氣凝膠+ TMB、H2O2+ TMB 和 TMB (A)。N-PdRu氣凝膠 + H2O2+ TMB；B-PdRu氣凝膠 + H2O2+ TMB；PdRu氣凝膠 + H2O2+ TMB；B，N-PdRu氣凝膠+ H2O2和 B，N-Ru 氣凝膠 + H2O2+ TMB的紫外可見吸收光譜(B)。B，N-PdRu氣凝膠在 10–60 °C (C) 的溫度梯度、pH = 2–9 (D) 下的 UV-vis 吸收光譜。不同反應體系的熒光光譜：TA，H2O2+ TA，B，N-PdRu氣凝膠+ TA，B，N-PdRu氣凝膠+ H2O2+ TA (E)。H2O2, B, N-PdRu 氣凝膠 + H2O2和 B, N-PdRu 氣凝膠的EPR 測定(F)。
圖 6. B，N-PdRu氣凝膠氣凝膠對各種葡萄糖濃度 (A) 的 UV-vis 吸收光譜和對葡萄糖 (B) 的校準曲線的相應檢測。選擇性檢測類似物：葡萄糖與果糖、蔗糖、乳糖、麥芽糖的終濃度比為1:5（C）。本方法的干擾測量（D）。
【總結】
團隊證明雜原子硼和氮摻雜的 B、N-PdRu 氣凝膠可以顯著增加過氧化物酶樣活性。
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