2021-11-02 17:29:22
光栅是由一系列等距平行线组成的光学元件。它是一种利用光的衍射和干涉原理进行分光的色散元件，广泛应用于生化仪器,光谱仪器、分光光度计.等相关产品或相关领域
光栅的分类
图1透射光栅。
图2平面标线衍射光栅
按照工作表面的形状光栅可分为平面光栅和凹面光栅。凹面光栅兼具分光和聚焦功能，需要沿光谱面弯曲方向拼接多个探测器才能完成全光谱探测，会伴随较大的像差，造成测量误差。因此，平面光栅更常用。
按照工作方式不同光栅可以分为透射光栅和反射光栅。其中，透射光栅光利用率低，光能损耗大。
按照制作工艺不同可以分为刻划光栅和全息光栅.
刻划光栅光栅刻划机采用金刚石刀头加工材料，可灵活调节刻划密度。但能达到的刻划密度有限，可能存在周期性刻划误差，造成鬼线效应，干扰光栅分裂。
全息光栅利用激光产生两束相干光，在涂有感光材料的基片上产生一系列均匀的干涉条纹，使感光材料感光。然后，用特殊的溶剂蚀刻掉感光部分，即在蚀刻层上获得干涉条纹的全息图像。离子刻蚀技术还可以利用离子束轰击沟槽，将沟槽加工成闪耀光栅，增强衍射效率。
光栅的分光性能及常用参数
光栅方程
光束经过准直后变成平行光，以一定角度照射在光栅上。不同波长的光以不同的角度出射，决定每一级主极大值位置的方程称为光栅方程。基本光栅方程是：
d(sini sin)=m m=0，1，2，…
方程表明，根据m的值，平行光束以入射角I斜入射到狭缝间距为d的光栅上，并以离散角偏转光，其中m是主最大阶。入射角和衍射角分别是入射光和衍射光与光栅法线的夹角。当研究入射光同侧的衍射光谱时，上述公式取正值。当研究不同于入射光一侧的衍射光谱时，上述公式取负号。可以看出，对于给定的m阶，不同波长的光将以不同的角度从光栅出射。
图3透射光栅和反射光栅的衍射原理。
色散
/p>光栅的色散用角色散和线色散表示。相差单位波长的两条谱线通过光栅分开的角度为角色散：
光栅产品中也用倒角色散即角色散的倒数（单位nm/mrad）来表示色散能力。光栅的线色散是聚焦物镜焦面上相差单位波长的两条谱线分开的距离。设物镜的焦距是f，则线色散为：
衍射效率
光栅的衍射效率通常有两种定义，即相对衍射效率与绝对衍射效率。
相对衍射效率，定义为在给定波长和衍射级次下，探测器接收到的光栅的衍射光通量与一块同孔径的标准反射镜的反射光通量之比；绝对效率，是指给定光谱级次中单色衍射光通量与入射光通量之比；光栅衍射效率曲线指的是光栅衍射效率对波长的函数关系。
图4 典型的光栅衍射效率曲线图
闪耀角
闪耀光栅，是一种特殊形式的反射式或透射式衍射光栅，它的刻槽面与光栅面不平行，两者之间有一夹角γ，称为闪耀角。
图5 闪耀光栅衍射原理
闪耀波长
闪耀光栅能够在特定衍射级次产生最大光栅效率，即大部分光功率将会在设计的衍射级次，通常为1级，同时尽量减少其它级次（尤其是零级）的功率。由于这种设计特性，闪耀光栅会在某一特定波长下工作，这种波长也称为闪耀波长。
在Littrow结构下，即入射光垂直于光栅刻槽面（光谱仪中称之为自准直式入射），入射光的角度i和衍射光的角度θ 相同，i=θ=γ，这时，1级光谱闪耀的光栅其闪耀波长λB为：λB=2dsinγ。
