光柵型光波分復(fù)用器

光柵主要有 狹縫光柵和柱鏡光柵兩類，狹縫光柵即 線型光柵是最 早較為成熟的光柵，其成像原理為針孔成像的原理。 因這種光柵比較容易制作，技術(shù)難度不大，所以在十幾年前就有制作非常優(yōu)美的大幅狹縫光柵立體燈箱廣告出現(xiàn)?，F(xiàn)今一些立體制作公司仍樂于用狹縫光柵立體燈箱參與展覽，效果是不錯(cuò)，但狹縫光柵立體燈箱有以下缺陷:透光率僅 20~30%，不環(huán)保，不節(jié)能，照明燈多耗能大，發(fā)熱大，室外亮度不夠，僅適用于室內(nèi)。

柱鏡光柵 種類繁多主要有板材和模材兩大類，其成像原理為弧面透鏡折射反射成像原理。 柱鏡光柵潛力較大，室內(nèi)外打不打燈都可使用，市場(chǎng)普及率正不斷擴(kuò)大。光柵膜材曾一度因具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力而風(fēng)靡過一陣，但由于柱鏡光柵板價(jià)格的逐步下降，以及膜材需要粘貼及技術(shù)還有待提高的原因使其競(jìng)爭(zhēng)力未顯突出。

光柵作為重要的分光器件，它的選擇與性能直接影響整個(gè)系統(tǒng)性能。為更好協(xié)助各位使用者選擇，在此做一簡(jiǎn)要介紹。

光柵分為刻劃光柵、復(fù)制光柵、全息光柵等?？虅澒鈻攀怯勉@石刻刀在涂薄金屬表面機(jī)械刻劃而成;復(fù)制光柵是用母光柵復(fù)制而成。典型刻劃光柵和復(fù)制光柵的刻槽是三角形。全息光柵是由激光干涉條紋光刻而成。全息光柵通常包括正弦刻槽。刻劃光柵具有衍射效率高的特點(diǎn)，全息光柵光譜范圍廣，雜散光低，且可作到高光譜分辨率。

如何選擇光柵

選擇光柵主要考慮如下因素：

1、閃耀波長(zhǎng)，閃耀波長(zhǎng)為光柵最大衍射效率點(diǎn)，因此選擇光柵時(shí)應(yīng)盡量選擇閃耀波長(zhǎng)在實(shí)驗(yàn)需要波長(zhǎng)附近。如實(shí)驗(yàn)為可見光范圍，可選擇閃耀波長(zhǎng)為500nm。

2、光柵刻線，光柵刻線多少直接關(guān)系到光譜分辨率，刻線多光譜分辨率高，刻線少光譜覆蓋范圍寬，兩者要根據(jù)實(shí)驗(yàn)靈活選擇。

3、光柵效率，光柵效率是衍射到給定級(jí)次的單色光與入射單色光的比值。光柵效率愈高，信號(hào)損失愈小。為提高此效率，除提高光柵制作工藝外，還采用特殊鍍膜，提高反射效率。

光柵方程

反射式衍射光柵是在襯底上周期地刻劃很多微細(xì)的刻槽，一系列平行刻槽的間隔與波長(zhǎng)相當(dāng)，光柵表面涂上一層高反射率金屬膜。光柵溝槽表面反射的輻射相互作用產(chǎn)生衍射和干涉。對(duì)某波長(zhǎng)，在大多數(shù)方向消失，只在一定的有限方向出現(xiàn)，這些方向確定了衍射級(jí)次。如圖1所示，光柵刻槽垂直輻射入射平面，輻射與光柵法線入射角為α，衍射角為β，衍射級(jí)次為m，d為刻槽間距，在下述條件下得到干涉的極大值:Mλ=d(sinα+sinβ)

定義φ為入射光線與衍射光線夾角的一半，即φ=(α-β)/2;θ為相對(duì)于零級(jí)光譜位置的光柵角，即θ=(α+β)/2,得到更方便的光柵方程:

mλ=2dcosφsinθ

從該光柵方程可看出:

對(duì)一給定方向β，可以有幾個(gè)波長(zhǎng)與級(jí)次m相對(duì)應(yīng)λ滿足光柵方程。比如600nm的一級(jí)輻射和300nm的二級(jí)輻射、200nm的三級(jí)輻射有相同的衍射角，這就是為什么要加消二級(jí)光譜濾光片輪的意義。

衍射級(jí)次m可正可負(fù)。

對(duì)相同級(jí)次的多波長(zhǎng)在不同的β分布開。

含多波長(zhǎng)的輻射方向固定，旋轉(zhuǎn)光柵，改變?chǔ)?，則在α+β不變的方向得到不同的波長(zhǎng)。