| 光柵的原理和分類 | |||||
光柵是由一系列等距平行刻線組成的光學(xué)元件，它是利用光的衍射和干涉原理進行分光的一種色散元件，被廣泛應(yīng)用到生化儀器、光譜儀器、分光光度計等相關(guān)產(chǎn)品上或相關(guān)領(lǐng)域中。 光柵的種類很多，分類的方式也不盡相同。 | |||||
平面刻線衍射光柵 |
透射光柵 | ||||
按照工作表面的形狀，可分為平面光柵和凹面光柵。凹面光柵兼具分光和聚焦功能，需沿著光譜面彎曲的方向拼接多個探測器才能完成全光譜的探測，且會伴隨著較大的像差，造成結(jié)果的測量誤差。因此，平面光柵更常用。 | |||||
按照工作方式不同，可分為透射光柵和反射光柵兩種。其中，透射光柵對光的利用率不高，光能損失較大。 | |||||
| 按照制作工藝不同，可分為全息光柵和刻劃光柵。 | |||||
| 刻劃光柵利用光柵刻劃機，用鉆石刀頭對材料進行加工，刻線密度調(diào)節(jié)靈活，但所能達到的刻線密度有限，還可能存在周期性的刻劃失誤，產(chǎn)生鬼線效應(yīng)，干擾光柵的分光。 | |||||
| 全息光柵是利用激光器產(chǎn)生兩束相干光，在涂有光敏材料涂層的基板上產(chǎn)生一系列均勻的干涉條紋，使光敏物質(zhì)被感光。然后用特種溶劑溶蝕掉被感光部分，即在蝕層上獲得干涉條紋的全息像。離子刻蝕技術(shù)還能夠利用離子束轟擊刻槽，加工刻槽的形狀使之成為閃耀光柵，增強衍射效率。 | |||||
| 光柵的分光性能及常用參數(shù) | |||||
| 光柵方程 | |||||
光束經(jīng)過準(zhǔn)直后成為平行光，以一定的角度照射在光柵上。不同波長的光以不同的角度出射，決定各級主極大位置的方程式稱為光柵方程。最基本的光柵方程為： d(sini ± sinθ)=mλ m=0,±1,±2，... | |||||
| 方程表示，根據(jù)mλ 值平行光束以入射角 i 斜入射到縫間距為d的光柵上，將光以離散的角度θ偏轉(zhuǎn)，其中m是主極大級次。入射角i 和θ 衍射角分別是入射光線和衍射光線與光柵法線之間的夾角，在考察與入射光同一側(cè)的衍射光譜時，上式取正號；在考察與入射光異側(cè)的衍射光譜時，上式取負號?？梢钥闯?，對于給定的級次m，不同波長的光將以不同的角度從光柵出射。 | |||||
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| 圖2 透射光柵與反射光柵衍射原理 | |||||
| 色散 | |||||
光柵的色散用角色散和線色散表示。 相差單位波長的兩條譜線通過光柵分開的角度為角色散：
，我們光柵產(chǎn)品中也用倒角色散即角色散的倒數(shù)（單位nm/mrad）來表示色散能力。 光柵的線色散是聚焦物鏡焦面上相差單位波長的兩條譜線分開的距離。設(shè)物鏡的焦距是f，則線色散為：
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| 衍射效率 | |||||
光柵的衍射效率通常有兩種定義，即相對衍射效率與絕對衍射效率。 相對衍射效率，定義為在給定波長和衍射級次下，探測器接收到的光柵的衍射光通量與一塊同孔徑的標(biāo)準(zhǔn)反射鏡的反射光通量之比； 絕對效率，是指給定光譜級次中單色衍射光通量與入射光通量之比； 光柵衍射效率曲線指的是光柵衍射效率對波長的函數(shù)關(guān)系。 | |||||
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| 圖3 典型的光柵衍射效率曲線圖 | |||||
| 閃耀角 | |||||
閃耀光柵，是一種特殊形式的反射式或透射式衍射光柵，它的刻槽面與光柵面不平行，兩者之間有一夾角γ，稱為閃耀角。 | |||||
圖4 閃耀光柵衍射原理 | |||||
| 閃耀波長 | |||||
閃耀光柵能夠在特定衍射級次產(chǎn)生最大光柵效率，即大部分光功率將會在設(shè)計的衍射級次，通常為1級，同時盡量減少其它級次（尤其是零級）的功率。由于這種設(shè)計特性，閃耀光柵會在某一特定波長下工作，這種波長也稱為閃耀波長。 在Littrow結(jié)構(gòu)下，即入射光垂直于光柵刻槽面（光譜儀中稱之為自準(zhǔn)直式入射），入射光的角度i和衍射光的角度θ 相同，i=θ=γ，這時，1級光譜閃耀的光柵其閃耀波長λB為：λB=2dsinγ。 | |||||
| 光柵的應(yīng)用和選型 | |||||
聯(lián)合光科可提供各種光柵，包括透射光柵、平面刻線衍射光柵、平面全息光柵、透射光柵分光片等。 表1 聯(lián)合光科可提供光柵標(biāo)準(zhǔn)品及應(yīng)用領(lǐng)域
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| 以上給出了聯(lián)合光科可提供的光柵的規(guī)格、關(guān)鍵特征及應(yīng)用領(lǐng)域等，用戶可結(jié)合上表根據(jù)需求確定光柵類別，然后綜合光柵的使用波段、刻線數(shù)、閃耀角、閃耀波長、色散大小、衍射效率及外形尺寸等關(guān)鍵因素選擇滿足需求的光柵。 | |||||
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