Пылающая решетка

, Пылающая решетка также называемая эшелетной решеткой (от французского échelle = лестница), представляет собой особый тип дифракционной решетки . Он оптимизирован для достижения максимальной эффективности решетки в заданном порядке дифракции . Для этого максимальная оптическая мощность концентрируется в желаемом порядке дифракции, а остаточная мощность в других порядках (особенно нулевом) минимизируется. Поскольку это условие может быть точно достигнуто только для одной длины волны, указывается, для какой длины волны свечения оптимизируется (или просвечивается ) решетка. Направление, в котором достигается максимальная эффективность, называется углом свечения и является третьей важной характеристикой сверкающей решетки, напрямую зависящей от длины волны свечения и порядка дифракции.

Угол пламени

Как и любая оптическая решетка, блестящая решетка имеет постоянный межстрочный интервал. $d$ , определяя величину расщепления длины волны , вызванного решеткой. Линии решетки имеют треугольное пилообразное сечение, образующее ступенчатую структуру. Ступени наклонены под так называемым углом блеска. $\theta _{B}$ относительно решетчатой поверхности. Соответственно, угол между нормалью ступеньки и нормалью решетки равен $\theta _{B}$ .

Угол свечения оптимизирован для максимизации эффективности длины волны используемого света. Описательно это означает $\theta _{B}$ выбирается таким образом, чтобы луч, дифрагировавший на решетке, и луч, отраженный от ступенек, отклонялись в одном направлении. Обычно облицованные решетки изготавливаются в так называемой конфигурации Литтроу .

Конфигурация Литтроу

Конфигурация Литтроу представляет собой специальную геометрию, в которой угол свечения выбирается таким образом, чтобы угол дифракции и угол падения были идентичными. ^{[ 1 ]} Для отражательной решетки это означает, что дифрагированный луч отражается обратно в направлении падающего луча (синий луч на рисунке). Балки перпендикулярны ступеньке и, следовательно, параллельны нормали ступени. Следовательно, оно справедливо в конфигурации Литтроу $\alpha =\beta =\theta _{B}$ . Все остальные геометрии приводят к анаморфному расширению или сжатию пучка по Литтроу.

На углы дифракции на решетке ступенчатая структура не влияет. Они определяются расстоянием между линиями и могут быть рассчитаны в соответствии с плоскостной версией уравнения решетки :

d\left(\sin {\alpha }+\sin {\beta }\right)=m\lambda

где:

d

= межстрочный интервал,

\alpha

= угол падения,

\beta

= угол дифракции (угол, взятый в том же направлении, что и

\alpha

, то есть красный

\beta

будет иметь отрицательный знак на рисунке выше, если

\alpha

положительный),

m

= порядок дифракции,

\lambda

= длина волны падающего света.

Для конфигурации Литтроу это становится $2d\sin {\theta _{B}}=m\lambda$ . Решив для $\theta _{B}$ угол блеска можно рассчитать для произвольных комбинаций порядка дифракции, длины волны и межстрочного расстояния:

\theta _{B}=\arcsin {\frac {m\lambda }{2d}}\ .

Сгоревшая передающая решетка

Плазменные решетки также могут быть реализованы как передающие решетки . В этом случае угол свечения выбирают таким, чтобы угол желаемого порядка дифракции совпадал с углом преломления луча на материале решетки. ^{[ 2 ]}

Решетчатая лестница

Особой формой полированной решетки является решетка эшелле . Для него характерен особенно большой угол свечения (>45°). Таким образом, свет попадает на короткие ветви треугольных линий решетки, а не на длинные ноги. Решетки Эшелле в основном производятся с большим межстрочным расстоянием, но оптимизированы для более высоких порядков дифракции.

Решетки Эшелле полезны в астрономии по поиску планет и используются в успешных HARPS и PARAS ( PRL Advanced Radial-скоростной поиск по всему небу ) спектрографах .

Ссылки

^ Ричардсон Гратингс, « Техническое примечание 11 », раздел «Определение длины волны пламени» (30 сентября 2012 г.).
^ Richardson Gratings, « Техническое примечание 4 — Передающие решетки », раздел «Пламенные передающие решетки» (30 сентября 2012 г.).

Внешние ссылки

Ричардсон Гратингс, « Техническое примечание 11. Определение длины волны пламени » (30 сентября 2012 г.)
Horiba Scientific, « Дифракционные решетки » (30 сентября 2012 г.)
Шимадзу, « Длина волны пламени » (30 сентября 2012 г.)
Палмер, Кристофер, Справочник по дифракционным решеткам , 8-е издание, MKS Newport (2020). [1]

[1] Ричардсон Гратингс, « Техническое примечание 11 », раздел «Определение длины волны пламени» (30 сентября 2012 г.).

[2] Richardson Gratings, « Техническое примечание 4 — Передающие решетки », раздел «Пламенные передающие решетки» (30 сентября 2012 г.).

[ 1 ]

[ 2 ]