Rejilla flameada

Tipo de rejilla de difracción

Una rejilla en forma de flauta , también llamada rejilla de echelette (del francés échelle = escalera), es un tipo especial de rejilla de difracción . Está optimizada para lograr la máxima eficiencia de rejilla en un orden de difracción determinado . Para este propósito, la máxima potencia óptica se concentra en el orden de difracción deseado mientras que la potencia residual en los otros órdenes (particularmente el cero) se minimiza. Dado que esta condición solo se puede lograr exactamente para una longitud de onda, se especifica para qué longitud de onda de flauta se optimiza (o se flatea ) la rejilla . La dirección en la que se logra la máxima eficiencia se llama ángulo de flauta y es la tercera característica crucial de una rejilla en forma de flauta que depende directamente de la longitud de onda de flauta y del orden de difracción.

Ángulo de resplandor

Como cualquier rejilla óptica, una rejilla en forma de llama tiene un espaciado de línea constante , que determina la magnitud de la división de longitud de onda causada por la rejilla. Las líneas de la rejilla tienen una sección transversal triangular en forma de dientes de sierra, formando una estructura escalonada. Los escalones están inclinados en el llamado ángulo de llama con respecto a la superficie de la rejilla. En consecuencia, el ángulo entre la normal del escalón y la normal de la rejilla es . ${\displaystyle d}$ ${\displaystyle \theta _{B}}$ ${\displaystyle \theta _{B}}$

El ángulo de la rejilla se optimiza para maximizar la eficiencia de la longitud de onda de la luz utilizada. Descriptivamente, este método se elige de manera que el haz difractado en la rejilla y el haz reflejado en los escalones se desvíen en la misma dirección. Las rejillas con rejillas comúnmente se fabrican en la denominada configuración Littrow . ${\displaystyle \theta _{B}}$

Configuración de Littrow

Difracción en una red de rayos. El caso general se muestra con rayos rojos; la configuración de Littrow se muestra con rayos azules.

La configuración de Littrow es una geometría especial en la que el ángulo de incidencia se elige de forma que el ángulo de difracción y el ángulo de incidencia sean idénticos. ^[1] En el caso de una rejilla de reflexión , esto significa que el haz difractado se refleja de nuevo en la dirección del haz incidente (haz azul en la imagen). Los haces son perpendiculares al escalón y, por lo tanto, paralelos a la normal del escalón. Por lo tanto, se cumple en la configuración de Littrow . Todas las demás geometrías producen una expansión o compresión anamórfica de Littrow del haz. ${\displaystyle \alpha =\beta =\theta _{B}}$

Los ángulos de difracción en la red no se ven afectados por la estructura escalonada. Están determinados por el espaciado entre líneas y se pueden calcular según la versión en el plano de la ecuación de la red :

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

dónde:

${\displaystyle d}$= espacio entre líneas,

${\displaystyle \alpha }$= ángulo de incidencia,

${\displaystyle \beta }$= ángulo de difracción (ángulo tomado en la misma dirección que , lo que significa que el rojo tendría un signo negativo en la imagen de arriba si es positivo), ${\displaystyle \alpha }$ ${\displaystyle \beta }$ ${\displaystyle \alpha }$

${\displaystyle m}$= orden de difracción,

${\displaystyle \lambda }$= longitud de onda de la luz incidente.

Para la configuración de Littrow, esto se convierte en . Al resolver el ángulo de difracción, se puede calcular para combinaciones arbitrarias de orden de difracción, longitud de onda y espaciado de línea: ${\displaystyle 2d\sin {\theta _{B}}=m\lambda }$ ${\displaystyle \theta _{B}}$

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

Rejilla de transmisión quemada

Las rejillas de difracción también se pueden realizar como rejillas de transmisión . En este caso, el ángulo de difracción se elige de manera que el ángulo del orden de difracción deseado coincida con el ángulo del haz refractado en el material de la rejilla. ^[2]

Rejilla de escalera

Una forma especial de rejilla escalonada es la rejilla echelle . Se caracteriza por un ángulo de resplandor particularmente grande (>45°). Por lo tanto, la luz incide en los lados cortos de las líneas de la rejilla triangular en lugar de en los lados largos. Las rejillas echelle se fabrican generalmente con un espaciado de línea mayor, pero están optimizadas para órdenes de difracción más altos.

Las rejillas Echelle son útiles en la astronomía de búsqueda de planetas y se utilizan en los exitosos espectrógrafos HARPS y PARAS ( PRL Advanced Radial-velocity All-sky Search ) .

Referencias

1. Richardson Gratings, "Nota técnica 11", sección "Determinación de la longitud de onda del incendio" (30 de septiembre de 2012).
2. Richardson Gratings, "Nota técnica 4 - Rejillas de transmisión", sección "Rejillas de transmisión acanaladas" (30 de septiembre de 2012).

Enlaces externos

• Richardson Gratings, "Nota técnica 11: Determinación de la longitud de onda de las llamas" (30 de septiembre de 2012)
• Horiba Scientific, "Redes de difracción" (30 de septiembre de 2012)
• Shimadzu, "Blaze Wavelength" (30 de septiembre de 2012)
• Palmer, Christopher, Manual de rejilla de difracción , octava edición, MKS Newport (2020). [1]