摘要
lYt|C^ ?$&iVN^UA Littrow结构是单色器、
光谱仪和谐振器中一种非常常用的定向
闪耀光栅的方法,其目的是在衍射角等于入射角的情况下获得最高效率。显然,这种类型的
系统对不同元件的位置非常敏感,此外,这些最佳位置十分依赖
波长和光栅的周期。我们在这里提供了一个根据Littrow配置的
光学装置,而且,通过一些编程,即使在波长或光栅周期的变化下,也能保持这些最佳位置。
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Tf1G827 wN4N2 建模任务
J$X{4 `96PY!$u VirtualLab Fusion中的
参数耦合特性可以帮助配置系统,使光栅和探测器都根据Littrow自动定位。
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y6*9, CF `swf~ 光源 -'iV-]< • 基模高斯
光束 Fs,#d%4 @% • 小发散度(半角div. 0.005 deg)
p#eai • 波长 488 nm
Anu`F%OzB +jPs0?}s Littrow配置
eJ3w}"?9s 1\'zq;I~ • 所谓的“Littrow”结构是一种光栅定向的特殊设置,目的是确保反射的一阶衍射角(R1)等于入射光束。
w`")^KXi ~Kr_[X:d5 • 空气中反射的光栅方程:
D[5Qd)PIL 其中𝛼、𝛽、𝑚分别表示入射角、衍射角和衍射阶数。
L6-zQztn !leLOi2T • 为了得到第一反射阶的衍射角,它等于入射角,光栅方程就变成:
#o]/&T=N= "ApVgNB • 因此,利用入射光束的波长和光栅的周期可以计算出光栅的旋转角度(Littrow角):
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z2 lS.&>{
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V"T48~Ue 系统构建模块-光源和组件
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!\ckUMZ\ 6ofi8(n[ 使用参数耦合
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y)B>g/Hoh ?Thh7#7LM 这个光学设置已经建立使用参数耦合特性,这允许用户可以通过编程连接系统的多个参数和变量。
mjwh40x.o 6/Pw'4H9$ 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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?IWLH-fkP =/J{>S>(i 0阶(R0)光栅定位探测器的旋转
nF8|*}w ;6T>p 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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mUA38 ,1}c% C*,Q
<]jKpJ{3N bh9!OqK9K 1阶反射探测器的定位(R1)
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c%N8|!e R1探测器定位步骤:
B`Q~p92 ># {,(8\ 绕y轴旋转-2θ
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{g%F 3- 沿着x方向移动探测器,ΔxR1
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-/k;VT| ]CFh0N|(L 沿着z方向移动探测器,ΔzR1
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B-@ ]+W 位置自动配置
b*7:{FXg QL<uQ`>( 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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-27uh 物理光学
模拟结果(归一化)
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~(BvIzzD z2Pnni7Ys 物理光学仿真结果
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