摘要
在氣體光譜學(xué)中，為了獲得足夠靈敏的吸收測量，通常要求具有較長(cháng)的光程長(cháng)度。充氣體積包裹在反射鏡之間的多通道單元是滿(mǎn)足這一要求的一種方式，同時(shí)在途中控制光束發(fā)散，避免了對超大設備的需求。Herriott單元是這種系統的一個(gè)例子，其特點(diǎn)是使用兩個(gè)球面反射鏡，在其中一個(gè)球面反射鏡上鉆一個(gè)離軸孔，以允許光束進(jìn)出。鏡子的曲率改變了光束的方向并控制了它的發(fā)散。在此用例中，我們用光學(xué)建模和設計軟件VirtualLab Fusion研究了Herriott單元的模擬。
任務(wù)描述
*參數來(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.
建模技術(shù)的單平臺互操作性
當光束在復雜的系統中傳播時(shí)，每個(gè)光束都與截然不同的光學(xué)元件相互作用。因此，精確的模型需要算法的無(wú)縫互操作性，以便能夠處理光束傳播過(guò)程中出現的所有方面：
自由空間傳播
單元反射鏡處的反射
通過(guò)孔的傳播
探測器
連接建模技術(shù)：自由空間傳播
自由空間傳播
單元反射鏡處的反射
通過(guò)孔的傳播
探測器
可用的自由空間傳播建模技術(shù):
在這種特定情況下，衍射效應可以忽略不計，因為沒(méi)有光闌的硬邊效應�？紤]到這一點(diǎn)，選擇幾何傳輸來(lái)快速模擬系統
連接建模技術(shù)：反射鏡
自由空間傳播
單元反射鏡處的反射
通過(guò)孔的傳播
探測器
在 Herriott單元的情況下，我們必須處理曲面，并且在系統中沒(méi)有焦點(diǎn)區域。因此，局部平面界面近似(LPIA)提供了最佳的速度和精度特性。
圓錐反射鏡
在光導元件中，可以在表面上定義應用不同于界面其余部分的建模技術(shù)區域。我們使用這個(gè)特性來(lái)模擬在單元的第一個(gè)反射鏡上鉆的孔，以允許光束進(jìn)出。為了模擬鏡面的球形，我們選擇圓錐常數為0的圓錐曲面。
連接建模技術(shù)：孔
自由空間傳播
單元反射鏡處的反射
通過(guò)孔的傳播
探測器
在我們的例子中，光束足夠窄，不會(huì )與整個(gè)孔相互作用，因此，函數方法就足夠了。
孔
第一反射鏡上的孔建模為一個(gè)理想的透射光柵，定義在一個(gè)圓形區域中，只有0級透射激活。對于這個(gè)級次，我們手動(dòng)指定了100%的效率，以復制孔的功能。
二氧化碳
當使用材料目錄中沒(méi)有的材料時(shí)，可以使用可編程材料對其進(jìn)行編程。
連接建模技術(shù)：探測器
自由空間傳播
單元反射鏡處的反射
通過(guò)孔的傳播
探測器
完全靈活的探測器建模不同物理值，包括例如輻射能量密度。
參數耦合
模擬結果
光線(xiàn)追跡結果
光線(xiàn)&場(chǎng)追跡結果
場(chǎng)追跡結果（反射鏡距離為84mm）
更多內反射
場(chǎng)追跡結果（反射鏡距離為50mm）
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