摘要
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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。
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St*h>V6 ~oY^;/ j 建模任务
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kLCS 1#+S+g@# 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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r3UUlR/Do 光源 E$p+}sP(C • 基模高斯
光束 ]N F[>uiW • 小发散度(半角div. 0.005 deg)
sLxc(d'A • 波长 488 nm
Q>i^s@0 ##" HF Littrow配置
JDT`C2-Q [MY|T<q • 所谓的“Littrow”结构是一种光栅定向的特殊设置,目的是确保反射的一阶衍射角(R1)等于入射光束。
9p(.A$ 7J<5f) • 空气中反射的光栅方程:
vUM4S26"NT 其中𝛼、𝛽、𝑚分别表示入射角、衍射角和衍射阶数。
XlR@pr6tw c\AfaK^KF • 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:
cSV aI Jdj4\ju • 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):
[` 7ThHX P-"y3 ZE=
_xhax+,! ~
Uz]|N6` 系统构建模块-光源和组件
H9e<v4c ;NITc
U-M>=3|N h~zT ydnH 使用参数耦合
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(SAs- KPUV@eQ, 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。
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wL <wD-qT W 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。
$(x] e$rZ5X
IjnU?Bf `<d }V2rdz 0阶(R0)光栅定位探测器的旋转
X=&KayD 13x p_j 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。
ncT&Gr ?%[jR=w
^^ixa1H< "3Y0`&:D 1阶反射探测器的定位(R1)
IJcsmNWm uoh7Sz5!^ R1探测器定位步骤:
4BpZJ~(p - 1gVeT& 绕y轴旋转-2θ
uQKT
bV3|6]k^ 沿着x方向移动探测器,ΔxR1
Cq~dp/V b@hqz!)l`
SXP]%{@R/ +ami?#Sz*; 沿着z方向移动探测器,ΔzR1
$/Uq0U H0vfUF53l
\Yr Ue1 KHvYUTY
/Lr.e% 位置自动配置
FGBbO\</ H3-hcx54T 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。
~})e?q;b 5*u+q2\F
\1M4Dl5! 物理光学
模拟结果(归一化)
'PW5ux@`< `C'H.g\>2Q
U-k`s[dv 44j*KsBf 物理光学仿真结果
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-R }3WxZv]I} VirtualLab融合技术
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