Bränt galler

Ett bränt gitter – även kallat echelettegitter (av franska échelle = stege) – är en speciell typ av diffraktionsgitter . Den är optimerad för att uppnå maximal gittereffektivitet i en given diffraktionsordning . För detta ändamål koncentreras maximal optisk effekt i den önskade diffraktionsordningen medan resteffekten i de andra ordningarna (särskilt nollpunkten) minimeras. Eftersom detta villkor endast kan uppnås exakt för en våglängd, specificeras det för vilken flammande våglängd gittret är optimerat (eller flammat ). Riktningen i vilken maximal effektivitet uppnås kallas flammans vinkel och är den tredje avgörande egenskapen för ett flammat gitter direkt beroende på flammens våglängd och diffraktionsordning.

Blaze vinkel

Liksom alla optiska gitter har ett flammat gitter ett konstant linjeavstånd $d$ , som bestämmer storleken på våglängdsdelningen som orsakas av gittret. Gitterlinjerna har ett triangulärt, sågtandsformat tvärsnitt som bildar en stegstruktur. Stegen lutar i den så kallade bläsvinkeln $\theta _{B}$ i förhållande till gallerytan. Följaktligen är vinkeln mellan stegnormal och gitternormal $\theta _{B}$ .

Blazevinkeln är optimerad för att maximera effektiviteten för våglängden på det använda ljuset. Beskrivande betyder detta att $\theta _{B}$ är vald så att strålen som diffrakteras vid gittret och strålen som reflekteras vid stegen båda avböjs i samma riktning. Vanligt brända galler tillverkas i den så kallade Littrow-konfigurationen .

Littrow-konfiguration

Diffraktion vid ett flammat gitter. Det allmänna fallet visas med röda strålar; Littrow-konfigurationen visas med blå strålar

Littrow-konfigurationen är en speciell geometri där flammans vinkel är vald så att diffraktionsvinkeln och infallsvinkeln är identiska. För ett reflektionsgitter betyder detta att den diffrakterade strålen reflekteras tillbaka i den infallande strålens riktning (blå stråle på bilden). Strålarna är vinkelräta mot steget och därför parallella med stegnormalen. Därför gäller det i Littrow-konfigurationen $\alpha =\beta =\theta _{B}$ .

Diffraktionsvinklarna vid gittret påverkas inte av stegstrukturen. De bestäms av radavståndet och kan beräknas enligt gitterekvationen :

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

var:

$d$ = radavstånd,

$\alpha$ = infallsvinkel,

$\beta$ = diffraktionsvinkel (vinkel tagen i samma riktning som $\alpha$ , vilket betyder den röda $\beta$ skulle ha ett negativt tecken i bilden ovan om $\alpha$ är positiv),

$m$ = diffraktionsordning,

$\lambda$ = våglängden för infallande ljus .

För Littrow-konfigurationen blir detta $2d\sin {\theta _{B}}=m\lambda$ . Genom att lösa för $\theta _{B}$ kan blixtvinkeln beräknas för godtyckliga kombinationer av diffraktionsordning, våglängd och linjeavstånd:

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

Bränt transmissionsgaller

Brända galler kan även realiseras som transmissionsgaller . I detta fall väljs bländningsvinkeln så att vinkeln för den önskade diffraktionsordningen sammanfaller med vinkeln för strålen som bryts vid gittermaterialet.

Echelle galler

Huvudartikel: Echelle grating

En speciell form av ett flammat galler är echellegittret . Den kännetecknas av en särskilt stor flammningsvinkel (>45°). Därför träffar ljuset de korta benen på de triangulära gallerlinjerna istället för de långa benen. Echelle-galler tillverkas oftast med större radavstånd men är optimerade för högre diffraktionsordningar.

Echellegitter är användbara i planethittande astronomi och används på den framgångsrika HARPS- och PARAS- spektrografen ( PRL Advanced Radial-velocity All-sky Search) .

externa länkar

• Richardson Gratings, " Technical Note 11 - Determination of the Blaze Wavelength " (30 september 2012)
• Horiba Scientific, " Diffraction Gratings " (30 september 2012)
• Shimadzu, " Blaze Wavelength " (30 september 2012)
• Palmer, Christopher, Diffraction Grating Handbook , 8:e upplagan, MKS Newport (2020). [1]