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Auswahl des geeigneten Beugungsgitters
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Mechanisch geteilte Gitter können für spezifische Wellenlängen geblazed werden und haben im Allgemeinen einen hohen Wirkungsgrad. Diese Gitter werden oft in Systemen eingesetzt, die eine hohe Auflösung erfordern.- Holographische Gitter haben oftmals eine geringere Streuung, da sie optisch generiert werden. Diese Gitter eignen sich dazu, Aberrationen zu minimieren und können in einer einzelnen Polarisationsebene einen hohen Wirkungsgrad aufweisen.
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| Ebene mechanisch geteilte Gitter |
Die ebenen mechanisch geteilten Gitter von Newport sind für die erste Beugungsordnung in Littrow-Konfiguration ausgelegt und für spezielle Wellenlängen geblazed, bei denen sie in der Regel einen hohen Wirkungsgrad haben. Die Energieverteilung wird vom Linienabstand und Blazewinkel bestimmt. In der Littrow-Anordnung wird das Licht vom Gitter zur Quelle zurück gebeugt. Die in der Littrow-Anordnung verwendeten Gitter haben den Vorteil eines maximalen Wirkungsgrades (oder Blaze) bei bestimmten Wellenlängen.
Mechanisch geteilte Gitter sind die in spektroskopischen Instrumenten am häufigsten eingesetzten Gitter. Da sie üblicherweise für Systeme mit kollimiertem Licht eingesetzt werden, erfordern ebene Strichgitter Hilfsoptiken, wie z.B. Linsen oder Spiegel, um die Energie zu sammeln und zu fokussieren. Mechanisch geteilte Gitter sind besonders für Systeme geeignet, die eine hohe Auflösung erfordern.
Newport verfügt über drei Gittermaschinen, die rund um die Uhr qualitativ hochwertige Mastergitter fertigen. Die Maschinen liefern Gitter mit dreieckigem Rillenprofil, sehr schwachen Rowland-Geisterbildern und hohem Auflösungsvermögen. Bei mechanischer Fertigung werden mit einem Diamanten einzelne Rillen in eine dünne aufgedampfte Metallschicht eingeprägt. Mit einem originalgetreuen Replikationsprozesses, der intern entwickelt und im Laufe der Jahre nach den Erfahrungen in Forschung und Fertigung verbessert wurde, sind wir in der Lage, Duplikate von Mastergittern zu fertigen, die in Qualität und Leistung dem Mastergitter entsprechen.
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Gitter für die erste Beugungsordnung, nahe Littrow-Anordnung
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| Ebene holographische Reflexionsgitter |
Da holographische Gitter optisch generiert werden, weisen sie im Allgemeinen keine periodischen Fehler oder Geister auf, die bei Strichgittern häufig vorkommen. Sie besitzen in der Regel ein sinusförmiges Rillenprofil und werden durch Aufzeichnung eines Interferenzmusters auf einem mit Fotolack beschichteten Trägermaterial generiert. Die holographischen Gitter von Newport bieten eine ausgezeichnete ebene Wellenfront sowie in einer Polarisationsebene einen hohen Wirkungsgrad. Wie Strichgitter sind holographische Gitter am leistungsfähigsten, wenn sie in der Littrow-Anordnung verwendet werden.
Newport bietet ein breites Spektrum an holographischen Gittern mit verschiedenen Modulationstiefen an (Verhältnis zwischen Rillentiefe zu Rillenabstand). Je kleiner die Modulation, umso kleiner ist die Wellenlängengrenze, bis zu der das Gitter verwendet werden kann, der maximale Wirkungsgrad kann jedoch ebenfalls verringert werden. Aufgrund unserer Erfahrung können wir sagen, dass drei Modulationslevel (hohe, mittlere und niedrige) für nahezu alle Zwecke geeignet sind. Da die Rillen symmetrisch sind, haben sie keine bevorzugte Blazerichtung, und die Gitter tragen somit keine Blazepfeile.
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| Echelle-Reflexionsgitter |
Im Gegensatz zu konventionellen Strichgittern sind Echellegitter grobe Gitter mit einem großen Blazewinkel, die in hohen Beugungsordnungen verwendet werden. Vorteile des Echellegitters sind sein hoher Wirkungsgrad und seine geringen Polarisationseffekte über große Spektralbereiche. Aufgrund ihrer hohen Dispersion und Auflösung ermöglichen Echellegitter den Aufbau kompakter Systeme. Sie werden oft in der Littrow-Anordnung oder in einer Anordnung verwendet, die der Littrow-Anordnung nahe kommt, bei der der Einfallswinkel dem Beugungswinkel entspricht.
Die Überlappung von Beugungsordnungen beeinträchtigt den Einsatz von Echellegittern erheblich. Eine Trennung der Beugungsordnungen kann zum Beispiel mit einem Prisma oder einem anderen Gitter bewirkt werden. Durch die Kombination eines beugenden und eines dispergierenden Elements kann ein Abbild auf eine ebene Fläche fokussiert werden, die mit CCD- und CID-Detektoren kompatibel ist.
Typische Anwendungsbereiche sind Atomabsorptionsspektroskopie, Lasertuning und Astronomie. Da sie in vielen Beugungsordnungen funktionieren, können Echellegitter ein breites Wellenlängenspektrum abdecken, von 100 nm bis zum IR-Bereich. Unsere Echellegitter wurden bereits in mehreren Spektrographen für die Raumfahrt eingesetzt, z.B. im Hubble-Teleskop.
Die Echellegitter von Newport werden sorgfältig geprüft. Die Auflösung nahe der theoretischen Grenze kann durch interferometrische Tests, Foucault-Wellenfronttests und durch Beobachtung der Hyperfeinstruktur von Quecksilber geprüft werden. Der Wirkungsgrad wird mit Quecksilber- und Laserlichtquellen bestimmt, um schmale Spektrallinien sicherzustellen.
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| Ebene Transmissionsgitter — sichtbares Spektrum |
Transmissiongitter sind so ausgelegt, dass sie möglichst viel Licht einer speziellen Wellenlänge in niedrigere Ordnungen lenken. Bei Newport können Transmissionsgitter aus praktisch jedem ebenen Strichgitter repliziert werden.
Transmissionsgitter sind für spezielle Anwendungsfälle in der Spektrometrie geeignet. Jedes optisch abbildende System, wie z.B. eine Kamera oder ein Teleskop, kann in einen Spektrographen umgebaut werden, indem ein Transmissionsgitter in das System eingesetzt wird, üblicherweise vor die Objektivlinse. Transmissionsgitter eignen sich ebenfalls als Strahlteiler für monochromatische Lichtquellen, wie z.B. Laser.
Geometrisch optische Betrachtungen erfordern einen relativ großen Linienabstand (üblicherweise max. 600 Linien pro mm). Kleinere Linienabstände sind möglich, aber mit stark verringertem Wirkungsgrad. Im Gegensatz zu Reflexionsgittern ist bei Transmissionsgittern der Furchenwinkel viel größer als der Blazewinkel. Der Furchenwinkel von Transmissionsgittern wird definiert als der Winkel, in den ein normal einfallender Strahl bei der Blazewellenlänge gebeugt wird.
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| Konkave Monochromator-Gitter mit konstanter Ablenkung |
Konkave holographische Gitter wirken sowohl als dispergierendes als auch als fokussierendes Element eines Monochromators. Diese Gitter haben zwei fokussierende Elemente: das Trägermaterial und die Krümmung der Furchen. Infolgedessen kann ein Geräteentwickler ein Linsensystem durch konkave Gitter ersetzen und so die Anzahl der Optiken in einem System verringern und die Kosten senken. Ein weiterer Vorteil eines auf konkaven Gittern basierenden Systems ist die Verringerung der optischen Aberrationen, wie z.B. Koma und Astigmatismus.
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| Umgang mit Gittern |
Das Rillenprofil mechanisch gefertigter Beugungsgitter wird üblicherweise direkt in die Oberfläche eingearbeitet. Diese Oberfläche sollte nicht berührt oder in Kontakt mit anderen Materialien gebracht werden. Ansonsten drohen dauerhafte Beschädigungen oder zumindest starke Leistungseinbußen. Die Beugungsgitter von Newport werden in einem aufwendigen Replikationsprozess hergestellt und bestehen aus mehreren Schichten: einem Substrat, einer Harzschicht, einer Reflexionsschicht und einer Schutzschicht. Beschädigungen erfolgen in den miesten Fällen durch Verschmutzungen der Oberfläche oder durch mechanische Beschädigungen des Rillenprofils. Mechanische Beschädigungen sind nicht reparierbar. Auch Verschmutzungen durch Fingerfett oder Feuchtigkeit sind häufig dauerhaft. Aufgrund der hohen Empfindlichkeit, ist höchste Vorsicht im Umgang mit mechanisch gefertigten Gittern zwingend notwendig.
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| Richtlinien für den Umgang mit Gittern |
Nie die Oberfläche eines Gitters berühren.- Nie die Oberfläche eines Gitters in Kontakt mit anderen Materialien bringen
- Hauchen Sie nicht über eine Gitteroberfläche und vermeiden Sie Sprechen während des Umgangs mit Gittern
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| Andere Gitter |
Newport bietet neben den lagermäßigen Standardprodukten die größte Auswahl an Beugungsgittern an, wie z.B.:
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Konkave Reflexionsgitter- Große astronomische Reflexionsgitter
- Ebene Transmissionsgitter für das UV
- Gitter für Dioden- und Farbstofflaser-Durchstimmung
- Gitter für Molekularlaser-Durchstimmung
- Andere konkave holographische Reflexionsgitter mit verringerter Aberration
- Pulskompressions-Gitter
- Telekommunikations-Gitter
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Weitere technische Informationen zu den Beugungsgittern finden Sie in unserem Diffraction Grating Handbook.
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| Abmessungen |
Länge und Breite: ± 0,1 mm
Dicke: ± 0,5 mm |
| Linienabstands-Toleranz |
<0,05% |
| Ausrichtung der Linien zum Substratrand |
±0,15° |
| Nutzbare Apertur |
bis 1 mm vom Rand |
| Oberflächenqualität |
£l/4 bei 632,8 nm über die nutzbare Apertur, typisch
(£l/2 bei rechteckigen Formaten mit 25,4 mm oder 50,8 mm Kantenlänge, typisch) |
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