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[技术]闪耀光栅的Littrow配置 [复制链接]

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只看楼主倒序阅读楼主发表于: 2025-01-10

摘要

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。

建模任务

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。

光源
• 基模高斯光束
• 小发散度(半角div. 0.005 deg)
• 波长 488 nm

Littrow配置

• 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。

• 空气中反射的光栅方程：

其中𝛼、𝛽、𝑚分别表示入射角、衍射角和衍射阶数。

• 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：

• 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)：

系统构建模块-光源和组件

使用参数耦合

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。

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。

0阶(R0)光栅定位探测器的旋转

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。

1阶反射探测器的定位(R1)

R1探测器定位步骤：

绕y轴旋转-2θ

沿着x方向移动探测器，ΔxR1

沿着z方向移动探测器，ΔzR1

位置自动配置

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。

物理光学模拟结果(归一化)

物理光学仿真结果

VirtualLab融合技术

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