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Littrow结构是单色器、光谱仪和谐振器中一种非常常用的定向闪耀光栅的方法,其目的是在衍射角等于入射角的情况下获得最高效率。显然,这种类型的系统对不同元件的位置非常敏感,此外,这些最佳位置十分依赖波长和光栅的周期。我们在这里提供了一个根据Littrow配置的光学装置,而且,通过一些编程,即使在波长或光栅周期的变化下,也能保持这些最佳位置。 hRaf# gLD`wfZR >Dm8m[76 rt]S\
建模任务 iY[+Ywh :2V^K&2L VirtualLab Fusion中的参数耦合特性可以帮助配置系统,使光栅和探测器都根据Littrow自动定位。 j dut4 nFc ~%w~-O2 x!S;SU KcGsMPJ 光源 $BN15x0/:~ • 基模高斯光束 k@!r#`j3 • 小发散度(半角div. 0.005 deg) }6RT,O g • 波长 488 nm 1ZJ4*b n R5Yl 1 Littrow配置 AH7L.L+$M 9~AWn g • 所谓的“Littrow”结构是一种光栅定向的特殊设置,目的是确保反射的一阶衍射角(R1)等于入射光束。 &!.HuRiuC qX:B4,|ck • 空气中反射的光栅方程: =?@Q-(bp 其中𝛼、𝛽、𝑚分别表示入射角、衍射角和衍射阶数。 1V&PtI3!! -xmf'c9P • 为了得到第一反射阶的衍射角,它等于入射角,光栅方程就变成: Gu(lI ~ Y8s;w!/ • 因此,利用入射光束的波长和光栅的周期可以计算出光栅的旋转角度(Littrow角): 4 (?MUc j28 _HhT OTvROJP Ry;$^.7% 系统构建模块-光源和组件 q1Qje%9@t (ClhbfzD GrEs1M1]* kka"C]! 使用参数耦合 IFNWS,: o.:p_(|hI I %_MV I?Y d
这个光学设置已经建立使用参数耦合特性,这允许用户可以通过编程连接系统的多个参数和变量。 3*S[eqMJc 0`hwmDiB" 在这种情况下,光栅的旋转,以及两个探测器的方向和位置(一个是0阶的R0,另一个是1阶的R1,都是反射)将通过参数耦合自动确定。 x2wg^$F*oO '8`T|2 ,cHU) j K!{5[G 0阶(R0)光栅定位探测器的旋转 W*T{,M@Y {XY3Xo 在VirtualLab Fusion中旋转光学系统中的一个元件时,默认的反射通道(与光栅的0阶重合)将被分配一个符合斯涅尔定律的坐标系。 ,TC~~EWq ?qHF}k| TYS\95< :xeLt; 1阶反射探测器的定位(R1) <bmLy_": T{MC-j _T9 R1探测器定位步骤: a0_(eO-S 66:ALFwd7 绕y轴旋转-2θ iLq#\8t^ *K!++k!Ixa 沿着x方向移动探测器,ΔxR1 -e>|kPfv! cy3ww}) CmC0k-%w Hhv$4;&X 沿着z方向移动探测器,ΔzR1 U{1z;lJ Df=q-iq<{/ QXQ D[Iqn Vu]h4S : 位置自动配置 }C6@c1myq- 8OAg~mQ15( 通过可编程参数耦合,VirtualLab可以自动完成光栅的旋转和探测器R0和R1的定位。 ia{kab|_5 :$H!@n*/R `F1dyf!p< 物理光学模拟结果(归一化) " ~$$ QlzQ]:dWC RsSXhPk? xPQL?. 物理光学仿真结果 bEpMaBN j7/(sf !Yh}H<w0 b7$}JCn VirtualLab融合技术 4;<DJ.XlN= B=zMYi rz6jx j[DIz@^
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