光柵的分類

按(an)照工作表面(mian)(mian)的(de)(de)(de)形(xing)狀，可分為(wei)平面(mian)(mian)光(guang)柵(zha)(zha)和(he)凹(ao)面(mian)(mian)光(guang)柵(zha)(zha)。凹(ao)面(mian)(mian)光(guang)柵(zha)(zha)兼具分光(guang)和(he)聚焦功能，需(xu)沿著光(guang)譜(pu)面(mian)(mian)彎(wan)曲的(de)(de)(de)方(fang)向拼接多個探測器才能完成(cheng)全光(guang)譜(pu)的(de)(de)(de)探測，且會伴隨(sui)著較大的(de)(de)(de)像差(cha)，造成(cheng)結果(guo)的(de)(de)(de)測量誤差(cha)。因此，平面(mian)(mian)光(guang)柵(zha)(zha)更常(chang)用。

按照工(gong)作方式不(bu)同，可分為透射(she)光(guang)柵和反射(she)光(guang)柵兩種。其中，透射(she)光(guang)柵對光(guang)的(de)利用率不(bu)高，光(guang)能損失較大。

按照制作工藝不同(tong)，可分為刻劃光柵和全(quan)息光柵。

刻劃(hua)光(guang)柵(zha)利用光(guang)柵(zha)刻劃(hua)機，用鉆(zhan)石刀頭對材(cai)料進行加工，刻線密(mi)(mi)度(du)調(diao)節靈活，但(dan)所能達到的(de)刻線密(mi)(mi)度(du)有限，還可能存在周期性的(de)刻劃(hua)失誤，產生(sheng)鬼線效(xiao)應(ying)，干擾光(guang)柵(zha)的(de)分光(guang)。

全息光(guang)(guang)(guang)柵是利用激(ji)光(guang)(guang)(guang)器產生兩束相(xiang)干光(guang)(guang)(guang)，在涂(tu)有(you)光(guang)(guang)(guang)敏材(cai)料涂(tu)層的(de)(de)基板上(shang)產生一(yi)系列均勻的(de)(de)干涉條紋，使光(guang)(guang)(guang)敏物(wu)質被感(gan)光(guang)(guang)(guang)。然(ran)后(hou)用特種溶(rong)劑溶(rong)蝕(shi)掉被感(gan)光(guang)(guang)(guang)部分，即在蝕(shi)層上(shang)獲得(de)干涉條紋的(de)(de)全息像。離(li)(li)子(zi)刻(ke)(ke)(ke)蝕(shi)技術還能夠利用離(li)(li)子(zi)束轟擊(ji)刻(ke)(ke)(ke)槽，加工刻(ke)(ke)(ke)槽的(de)(de)形狀使之(zhi)成(cheng)為(wei)閃耀光(guang)(guang)(guang)柵，增強(qiang)衍射效率(lv)。

光柵(zha)的分光性能及(ji)常用參數

光柵方程

光束經(jing)過準直(zhi)后成(cheng)為平行光，以(yi)(yi)一定的角度照射在光柵(zha)(zha)上。不(bu)同(tong)波長的光以(yi)(yi)不(bu)同(tong)的角度出(chu)射，決(jue)定各級(ji)主極位置(zhi)的方程式稱(cheng)為光柵(zha)(zha)方程。基本的光柵(zha)(zha)方程為：

d(sini ± sinθ)=mλ   m=0,±1,±2，...

方程表示，根據mλ 值平行光(guang)(guang)(guang)(guang)束以入射角(jiao)(jiao) i 斜入射到縫間距為d的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)柵上，將光(guang)(guang)(guang)(guang)以離散的(de)(de)(de)角(jiao)(jiao)度θ偏轉，其中m是主極級(ji)次。入射角(jiao)(jiao)i 和(he)θ 衍(yan)射角(jiao)(jiao)分(fen)別是入射光(guang)(guang)(guang)(guang)線(xian)(xian)和(he)衍(yan)射光(guang)(guang)(guang)(guang)線(xian)(xian)與(yu)光(guang)(guang)(guang)(guang)柵法(fa)線(xian)(xian)之間的(de)(de)(de)夾(jia)角(jiao)(jiao)，在考(kao)察與(yu)入射光(guang)(guang)(guang)(guang)同一(yi)側的(de)(de)(de)衍(yan)射光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)時，上式取正號(hao)；在考(kao)察與(yu)入射光(guang)(guang)(guang)(guang)異側的(de)(de)(de)衍(yan)射光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)時，上式取負號(hao)。可以看出(chu)，對(dui)于(yu)給定的(de)(de)(de)級(ji)次m，不(bu)同波(bo)長的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)將以不(bu)同的(de)(de)(de)角(jiao)(jiao)度從(cong)光(guang)(guang)(guang)(guang)柵出(chu)射。

 透射(she)光柵與反射(she)光柵衍射(she)原理

色散

光(guang)柵的色散(san)用角(jiao)色散(san)和線色散(san)表示。相差單位波長的兩條譜線通過光(guang)柵分(fen)開的角(jiao)度為角(jiao)色散(san)：

光(guang)柵產品中也用(yong)倒角色(se)散即角色(se)散的(de)倒數(shu)（單位nm/mrad）來表示色(se)散能力。光(guang)柵的(de)線(xian)色(se)散是聚焦物(wu)鏡焦面上相差單位波(bo)長的(de)兩(liang)條譜(pu)線(xian)分開的(de)距(ju)離。設物(wu)鏡的(de)焦距(ju)是f，則(ze)線(xian)色(se)散為：

衍射效率

光柵的衍射(she)效(xiao)率(lv)(lv)通常有兩種定義，即(ji)相對衍射(she)效(xiao)率(lv)(lv)與絕對衍射(she)效(xiao)率(lv)(lv)。

相對(dui)衍(yan)射(she)(she)效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)(lv)，定(ding)義為在(zai)給定(ding)波(bo)長(chang)和衍(yan)射(she)(she)級次下，探(tan)測器(qi)接收(shou)到的(de)(de)(de)光(guang)柵的(de)(de)(de)衍(yan)射(she)(she)光(guang)通量(liang)與一塊同(tong)孔徑的(de)(de)(de)標準反射(she)(she)鏡的(de)(de)(de)反射(she)(she)光(guang)通量(liang)之比(bi)；絕對(dui)效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)(lv)，是指給定(ding)光(guang)譜級次中單色衍(yan)射(she)(she)光(guang)通量(liang)與入射(she)(she)光(guang)通量(liang)之比(bi)；光(guang)柵衍(yan)射(she)(she)效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)(lv)曲線(xian)指的(de)(de)(de)是光(guang)柵衍(yan)射(she)(she)效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)(lv)對(dui)波(bo)長(chang)的(de)(de)(de)函數(shu)關系。

 典型的光(guang)柵衍射效率曲線(xian)圖

閃耀角

閃耀(yao)光柵(zha)，是一種特殊(shu)形式(shi)的反射式(shi)或透射式(shi)衍射光柵(zha)，它(ta)的刻槽面與光柵(zha)面不平行，兩者之(zhi)間有一夾角(jiao)(jiao)γ，稱為(wei)閃耀(yao)角(jiao)(jiao)。

 閃耀光柵衍射原理

閃耀波長

閃耀(yao)(yao)光(guang)柵(zha)能夠在(zai)特(te)定(ding)衍射(she)級(ji)次產生(sheng)max光(guang)柵(zha)效率，即大部分光(guang)功(gong)率將會(hui)在(zai)設(she)(she)計的衍射(she)級(ji)次，通常為1級(ji)，同時盡量減少其(qi)它級(ji)次（尤(you)其(qi)是零級(ji)）的功(gong)率。由于這種(zhong)設(she)(she)計特(te)性(xing)，閃耀(yao)(yao)光(guang)柵(zha)會(hui)在(zai)某(mou)一特(te)定(ding)波長下工(gong)作，這種(zhong)波長也稱(cheng)為閃耀(yao)(yao)波長。

在Littrow結構下，即入(ru)射(she)光(guang)垂直于光(guang)柵刻槽面（光(guang)譜儀中稱之(zhi)為自準直式(shi)入(ru)射(she)），入(ru)射(she)光(guang)的角(jiao)度i和衍射(she)光(guang)的角(jiao)度θ 相同，i=θ=γ，這時，1級光(guang)譜閃(shan)耀的光(guang)柵其閃(shan)耀波長λB為：λB=2dsinγ。

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