2021-11-08 07:31:57
光栅是由一系列等间距的平行刻线组成的光学元件。它是一种利用光的衍射和干涉原理来分裂光的色散元件。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平面划线衍射光栅
按照工作表面的形状光栅可分为平面光栅和凹面光栅。凹面光栅具有分光和聚焦的功能，需要沿光谱平面的弯曲方向拼接多个探测器才能完成对整个光谱的探测，并且会伴随较大的像差，会造成结果的测量误差。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，透射光栅的光利用率不高，光能损失大。
按照制作工艺不同可以分为刻划光栅和全息光栅.
使用刻划光栅光栅划片机，用金刚石刀头加工材料，划片密度可以灵活调节，但能达到的划片密度有限，可能存在周期性划片误差，造成鬼线效应，干扰光栅分光。
全息光栅利用激光产生两束相干光束，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。然后用特殊的溶剂腐蚀感光部分，即在腐蚀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缺口，将缺口的形状加工成闪耀光栅，增强衍射效率。
光栅的分光性能及常用参数
光栅方程
准直后，光束变成平行光，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，确定各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，…
根据方程，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，光以离散角偏转，其中m为主最大阶。入射角I和衍射角分别是入射光和衍射光与光栅法线之间的角度。当研究入射光同侧的衍射光谱时，上述公式取正号；当研究入射光不同侧的衍射光谱时，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中射出。
图3透射光栅和反射光栅的衍射原理
色散
光栅色散用角色散和线色散表示。具有单位波长差的两条谱线被光栅分开的角度是角色散：
在光栅产品中，倒角色散，即角色散的倒数(单位nm/mrad)，也被用来表示色散能力。光栅的线性色散是聚焦物镜焦平面上两个单位波长差谱线之间的距离。如果物镜的焦距为f，则线性色散为：
衍射效率
光栅衍射效率通常有两种定义，即相对衍射效率和绝对衍射效率.
相对衍射效率,定义为在给定波长和衍射级下，探测器接收到的光栅衍射光通量与具有相同孔径的标准反射镜反射光通量之比；绝对效率是指给定光谱级中单色衍射光通量与入射光通量之比；光栅衍射效率曲线是指光栅衍射效率与波长之间的函数关系。
图4典型光栅衍射效率图
闪耀角
闪耀光栅是一种特殊类型的反射或透射衍射光栅，其槽面与光栅面不平行，两者之间存在夹角，称为闪耀角.
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在利特罗结构下，即入射光垂直于光栅刻槽面(在光谱仪中称为自准直入射)，入射光的角度I与衍射光的角度相同，i==。此时，具有一阶光谱的光栅的发光波长B为B=2dsin。
