摘要
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yIV.W/ 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。
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XB|k 5-A\9UC*@
'hf8ZEW9' "wc<B4" 建模任务
-n;}n:wL 4Po_-4 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。
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@j/&m]6%-D K<J9~ 光源 =BrRYA • 基模高斯
光束 6H|S;K+ • 小发散度(半角div. 0.005 deg)
&c #N)U • 波长 488 nm
fXB0j;A | f##5fB Littrow配置
?h2}#wg 'B}qZCy W • 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。
WF"k[2 A2Tw<&Tw( • 空气中反射的光栅方程:
wyG;8I 其中𝛼、𝛽、𝑚分别表示入射角、衍射角和衍射阶数。
;wD)hNLAvR I}Q2Vu< • 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:
.wr>]yN rM"l@3hP • 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):
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g=I})s:CTp
.|=\z9_7S8 系统构建模块-光源和组件
1 {)Q[#l @ .KGfNu
A)KZa"EX =w^M{W.w 使用参数耦合
mVmGg, I?NyM
(iGTACoF $ulOp;~A% 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。
y?!"6t7& \[nut; 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。
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C.QO#b -.3w^D"l 0阶(R0)光栅定位探测器的旋转
CH/rp4NeSy rQ9'bCSr% 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。
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tI{_y jq-_4}w?C 1阶反射探测器的定位(R1)
3N:D6w-R iR0y"Cii R1探测器定位步骤:
Qei"'~1a !VK|u8i 绕y轴旋转-2θ
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\(T/O~b2 沿着x方向移动探测器,ΔxR1
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07 $o;W@ fn!KQ`,# 沿着z方向移动探测器,ΔzR1
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4Xv*wB1 位置自动配置
hpJ-r :j`sr 通过可编程参数耦合,VirtualLab可以自动完成光栅的旋转和探测器R0和R1的定位。
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.}*"Nv 物理光学
模拟结果(归一化)
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>"<Wjr8W!$ 8JD,u 物理光学仿真结果
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cs'{5!i] 2Wb]4- VirtualLab融合技术
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