闪耀光栅-四川大学
闪耀光栅
闪耀光栅
结果：用于分光的较高级次谱线只分配到很少能量原因：单缝衍射的零级主极大方向
= 缝间干涉的零级主极大方向
闪耀光栅：通过刻槽的形状实现
使二主极大方向分开——将大部分能量(衍射零级)集中到所需的(缝间干涉)光谱极次上
θB :闪耀角
普通光栅大部分能量集中于零级—无色散闪耀光栅
反射式闪耀光栅的工作原理
∗ 闪耀角θB : 使单个刻槽面衍射的中央主极大与槽面间干涉零级主极大分开。
∗ θB 很小，，导致衍射级内只有约一级干涉主极大，其它各级干涉主极大均为缺级
d a ≈(1)当垂直于光栅平面入射时，考虑θ方向的衍射光，相邻两槽面衍射光的光程差为：
ΔL = d sin θ槽面间干涉主极大位置由光栅方程决定：
d sin θ= k λθ = 0 对应于干涉零级主极大，各级干涉主极大位置与θB 无关
反射式闪耀光栅的工作原理
* 单槽面衍射光的中央主极大位置：
θ =2θB
闪耀波长决定于：k B
B k d λθ=)2sin(* 分光仪器普遍使用此种闪耀光栅
其中称为k 级闪耀波长
k B λ闪耀光栅
(2)当垂直于光栅刻槽面入射时，考虑θ方向的衍射光，相
邻两槽面衍射光的光程差为：
ΔL = d (sin θΒ+ sin θ)
* 单槽面衍射光的中央主极大位置：入射光的反方向闪耀波长决定于：θ = θΒ
k B B k d L λθ==Δsin 2其中称为k 级闪耀波长
k B λd
θB
θB 槽间干涉0级主极大方向
-θB
单槽衍射中央主极大方向
θ = -θΒ对应于干涉零级主极大。
闪耀光栅原理及其应用
闪耀光栅原理及其应用闪耀光栅是一个光学器件，它通过在光线传播的路径上引入光程差，将一束光分成不同的波长，进而产生彩色效果。
它是混合光学和光谱学原理的集合，是光学和光谱学课程的重要部分之一。
在本文中，将介绍闪耀光栅的基本原理和应用。
1. 闪耀光栅原理一个闪耀光栅通常由透明载体和光耗散层构成。
载体材质可以是玻璃、塑料或金属等，光耗散层主要是金属，其作用是摆放在载体表面的光栅凸起上，并且可以将入射光按一定角度反射到不同的角度。
当入射光线穿过一系列窄缝之后，这些光线将传播到贴在载体表面的光耗散层上。
这个光耗散层由一系列光栅凸起组成，光线碰到它们时，将被反射到不同的方向并在空间中呈现出一条光环状的波阵面。
这个波阵面由各自角度的光线产生，这些光线在光耗散层上构成了一组交错的明暗条纹。
通过这样的设计，光从光栅凸起向外散射的角度取决于矢网的间距和入射角度。
当光线入射角度增加时，就会形成一个更广的光晕。
这个角度可以使用闪耀角来描述，它是由百分数（%）表示的，等于发射光子波的角度到法线的夹角。
2. 闪耀光栅应用闪耀光栅具有广泛应用的潜力，并且已经在许多领域得到应用。
其中一些领域如下所述：2.1 空间光谱闪耀光栅已经成功地应用于空间光谱领域，例如： * 光谱成像 * 光波前分析 * 偏振测量它们之所以受欢迎是因为它们具有抗振动和非常高的精度，可以用于太空中进行重要的光学测量。
2.2 光通讯闪耀光栅用于光通讯是一个重要的应用，它能实现信号光的分光，可以将一个光束分为多个独立的光束，每个光束都可以单独使用，提高数据传输速率。
此外，它还可以用于光功率平衡和光路选择等方面。
2.3 光学传感闪耀光栅还用于各种光学传感领域，例如： * 气体光谱学 * 用于蛋白质和DNA分析的光谱学 * 通过测量光的波长来检测污染物的光学传感器。
这些应用可以帮助探测各种化合物，从而在科研和工业应用中发挥重要的作用。
3. 总结闪耀光栅是一种重要的光学器件，可以在许多领域提供高分辨率的光学分析。
闪耀光栅的结构与原理
闪耀光栅的结构与原理闪耀光栅是一种光学元件，可以将入射的白光分解成不同的光谱成分。
它由一系列平行的光栅线组成，这些光栅线被精确地刻在反射或透射材料上。
通过光栅的作用，光束被散射成不同的波长，形成一条条明亮的光谱线。
闪耀光栅的结构通常由一个透明的基底材料和一层光栅线构成。
光栅线的间距非常小，通常在几微米到几十微米之间。
光栅线的形状可以是平行的，也可以是非平行的。
光栅线的表面可以是反射性的，也可以是透射性的。
闪耀光栅的原理可以通过光的衍射来解释。
当入射光束照射到光栅上时，光线会发生衍射现象。
光栅的光栅线会将光线分散成不同的波长，形成一系列亮度不同的光谱线。
根据不同的入射角度和光栅线的间距，光谱线的角度和亮度会有所变化。
闪耀光栅的工作原理可以通过狭缝衍射理论来解释。
根据狭缝衍射理论，当光线通过一个狭缝时，会发生衍射现象。
光栅的光栅线可以看作是一系列并列的狭缝，当光线通过光栅线时，会发生多次狭缝衍射。
这些衍射光束会干涉并形成一条条明亮的光谱线。
闪耀光栅的性能取决于光栅线的间距和光栅线的形状。
间距越小，光谱线越密集，分辨率越高。
形状越规则，光谱线越锐利，分辨率越高。
通过控制光栅线的参数，可以调节闪耀光栅的性能。
闪耀光栅在实际应用中具有广泛的用途。
在光谱分析领域，闪耀光栅可以用于分析和测量光谱中的各种成分。
在激光技术领域，闪耀光栅可以用于调节和控制激光束的波长和方向。
在光学仪器领域，闪耀光栅可以用于制造光学滤波器和光学衍射器件。
闪耀光栅是一种重要的光学元件，可以将入射的白光分解成不同的光谱成分。
它的结构通常由平行的光栅线组成，原理是通过光的衍射现象实现的。
闪耀光栅具有广泛的应用领域，在光谱分析、激光技术和光学仪器等领域发挥着重要作用。
通过控制光栅线的参数，可以调节闪耀光栅的性能，提高其分辨率和灵敏度。
紫外全息闪耀光栅的制作
第 ７ 期
光 学 精 密 工 程
Ｏ ｐ ｉ ｓ ａ ｄ Ｐｒ ｃ ｓ ｏｎ Ｅｎ ｎｅ ｒ ｎ ｔｃ ｎ ｅ ｉ ｉ ｇｉ ｅ ｉ ｇ
Ｖ ｏｌ ８ Ｎｏ ＿１ ．７ Nhomakorabea２１ ０ ０年 ７月
Ｊ １２ １ ｕ． Ｏ Ｏ
文章 编 号
１ ０ —２ Ｘ（ ０ ０ ０ — ５ ６０ ０ ４９ ４ ２ １ ） ７１ ３ — ７
ｇｃ ｎ ３ ０３ Ｃｈ ｎ Ｃ ｉｅｅＡｃ ｄ ｍｙ ｏ ｃｅ ｃ ｓ ｈ ｎ ｓ ａ ｅ ｆ Ｓ ｉｎ ｅ ，Ｃｈａｎ ｈｕ １ ０ ３， ｉ ａ）
Ａｂｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｈ ａ ｔ ｓ ｅ ｆ ｃ ｉ ｈｅ ｄｉｆａ ｔｏ ｆｉ ｉｎ ｉｓ ｏ ｌ ｚ ｄ ｇ ａ ｉ ｇｓ ｗ ｅ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｄ ａ ｄ ｅ ｆ ｃ ｏｒ ｆｅ ｔｎｇ ｏｎ ｔ ｆｒ ｃ ｉ ｎ ｅ ｆｃｅ ｃ ｅ ｆ ｂ ａ ｅ ｒ ｔｎ ｒ ｅ ｅ ｒ ｈｅ ｎ ｔ ａ ａ ｅ ｅ ｓｌ ｂ ｉａ ｉ ｈｅ ｂｌｚ ｄ ｇｒ ｔｎ ｒ ｔ ｒ ｉ ｅ ｙ ｈ ｌ ｇｒ ｐｈｉ ｏ ｅ ｍ ｔ ｈｉ ｇ Ｏ ｎ ｈｅ Ｄ ｒ ｍ ｔ ｒ ａ ｒｃ ｔｎｇ ｔ ａ ｅ ａ ｉ ｇｓ ｗｅ ｅ ｄｅ ｅ ｍ ｎ ｄ ｂ ｏ ｏ ａ ｃ ｉｎ ｂ ａ ｅ ｃ ｎ ．
关 键 词： 闪耀 光 栅 ； 紫外 光栅 ； 射 效 率 ； 衍 刻蚀 模 拟
中 图 分类 号 ： ４ ６ １ Ｔ ０ ０ ３ ． ； Ｎ３ ５
文献 标 识 码 ： Ａ
ｄ ｉ１ ． ７ ８ Ｏ Ｅ ２ １ １ ０ ． ５ ６ ｏ： ０ ３ ８ ／ Ｐ ． Ｏ ０ ８ ７ １ ３
Ｆａ ｒ ｃ ｔｏ ｆｕ ｔ ａ ｉ ｌ ｔｈｏ ｏ ｒ ｐｈ ｃ ｂ ａ ｅ ｒ ｔｎ ｂ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｌｒ ｖ ｏ ｅ ｌ ｇ ａ ｉ ｌ ｚ ｄ ｇ ａ ｉ ｇ
自由空间的微闪耀光栅光开关
ｂ ａ ｅ － ｒ ｔ ｇ ａ ｒ ｙ ｏ ｉ ｈ ｅ ｅ ｓａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｎ ｅ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓｏ ｅ ｉ ｄ ｏ ｌ ｚ ｄ ｇ ａｉ ｇ ｉ ｃ ｕ ｄ ｌｚ ｄ ｇ ａ ｉ ｒａ ｆｅ ｇ ｔｌｖ ｌ ｎ ｏ ｔ ｌ ｇ ｔ ａ ａ ｔｒ ｆｐ ｒ ｆｂ ａ ｅ － ｒ ｔ ， ｔ ｏ ｌ ｎ ｏ ｉ ｈ ｏ ｎ ｆ ｌ ｌ ｔ ｅ ｆ ｎ ｔ ｎ ｆ ２ ２ ｘ ｎ ｘ ｐ ｉ ａ ｓ ｔ ｈ ｈ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔ ｆ ｍ ｉｒ ｌｚ ｄ ｇ ￣ｉ ｇ ｕ ｆ ｌ ｈ ｕ ｃ ｉ ｓ ｏ ｘ ，４ ４ ａ ｄ ８ ８ ｏ ｔ ｌ ｗｉ ．Ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｏ ｃ ｏ ｂ ａ ｅ － ｒ ｎ ｉ ｏ ｃ ｃ ｃ ｏ ｔｃ ｌ ｗｉ ｈ ｉ ｔａ ｓ ａ ｅ ｃ ｄ ｎ ｎ ｃ ｎ ｅ ｓｏ ｆ ｈ ｉ ｎ ｌ ｆｏ ｔ ａ－ ｌｃ ｒ ａ ｒ ｌｃ ｒ ａ— ｐ ｉ ａ． ｐ ｉａ ｔ ｓ ｒ ｎ ｐ ｒ ｎ ｅ ａ ｏ － ｏ ｖ ｒ ｉ ｎ ｏ ｅ ｓ ａ ｏ ｐ ｉ ｌ ｅ ｔｉ ｌ ｅ ｔｉ ｌ ｔ １ ｓ ｃ ｎ ｔ ｇ ｃ ｅ ｃ ｏ ｅ ｃ ｏ ｃ Ｔ ｎ ｌ ｚ ｈ ｒ ｓ ｔ ｌ ｆｏ ｔ ｕ ｉ ｎ ｌ ｆｍｉｒ ｌｚ ｄ ｇ ａ ｉ ｇ ｉ ｉ ｐ ｏ ｅ ａ ｃ ｏ ｂ ａ ｅ — ｒ ｔ ｇ ｏ ａ ａｙ ｅ ｔ ｅ ｃ ｏ ｓａ ｋ ｏ ｕ ｐ ｔｓｇ ａ ｃ ｏ ｂ ａ ｅ － ｒ ｔ ， ｔ ｓ ｒ ｖ ｄ ｔ ｔｍｉｒ ｌ ｄ ｇ ａ ｉ ｏ ｎ ｈ ｚ ｎ
交换速度、粒度、 带宽以及串扰指标的不同可以分为：电光开关ｕ Ｊ 、磁光开关【、 ｊ 热光开关［ ］ Ｊ ４ 和机械式开 － ６ 关 等。本文提出了一种新的设计方法 ，采用二元光学（ 微光学） 的原理 ，通过反应性离子刻蚀技术制作的 微闪耀光栅列阵¨ ， … 利用其闪耀输出的方向可以实现光信号在空 间上的分离和交换 ，而且该光开关最大限
闪耀光栅原理及其应用
闪耀光栅原理及其应用
闪耀光栅是一种新型的宽带反射光栅，其原理是利用玻璃与金属的反射率差异以及材
料表面的微结构来实现反射光的色散，从而实现光谱的分离。
闪耀光栅具有较高的光谱分
辨率、高透过率、小尺寸、易于集成等特点，被广泛应用于光通信、光谱分析、光学成像
等领域。
闪耀光栅的原理是利用玻璃与金属的反射率差异以及材料表面的微结构来实现反射光
的色散。
在闪耀光栅表面特殊加工一定的微结构和金属反射层，当入射光照射到其表面时，部分光被反射，另一部分光被分离出来发生多次反射，并在微结构上发生衍射，产生波长
差异，从而实现光谱的分离。
由于闪耀光栅的反射光通过观测点出射时具有独立的出射角度，这意味着它可以分离
不同角度入射的光，即在非常小的范围内实现光谱的分离。
因此，闪耀光栅具有比传统光
栅更高的光谱分辨率和更宽的光谱带宽。
闪耀光栅的应用领域非常广泛。
在光通信领域，可以通过多个闪耀光栅实现多路复用
和解复用，从而提高信道密度和系统传输容量。
在光谱分析领域，可以利用闪耀光栅实现
高速和高灵敏度的光学光谱分析。
在光学成像领域，利用闪耀光栅可以实现高分辨率的成像，并且可以制造更小、更轻、更便携的光学成像设备。
除了上述应用，闪耀光栅还可以应用于激光腔内分布式反射光栅、光电子器件、光学
传感器、太阳能电池等领域。
随着科技的不断进步和闪耀光栅的不断创新和发展，这种新
型的宽带反射光栅会有越来越广泛的应用。
光栅光谱仪入射与出射狭缝宽度对测量谱线线宽影响研究_杨晓冬
第26卷 第6期2008年12月嘉应学院学报(自然科学)J OURNAL OF JIAY I NG UN IVERS I TY (N a t ural Science)V o.l 26 N o .6D ec .2008光栅光谱仪入射与出射狭缝宽度对测量谱线线宽影响研究o 杨晓冬,李正灯,李惠玲,周 杰,钟远聪[收稿日期]2008-10-29[基金项目]广东省自然科学基金(8451401501000668)。
[作者简介]杨晓冬(1968-),男,河南镇平人,副教授,博士,主要研究方向:全固态激光技术研究。
(嘉应学院物理与光信息科技学院,广东梅州514015)[摘 要]根据光栅光谱仪衍射方程分析研究了光栅光谱仪入射与出射狭缝宽度对测量谱线宽度影响,研究结果表明光栅光谱仪入射与出射狭缝宽度与测量谱线线宽间满足线性关系,并对理论分析结果进行了实验验证,理论与实验基本符合。
[关键词]光栅光谱仪;谱线宽度;光谱分辨率[中图分类号]O 433.1 [文献标识码]A [文章编号]1006-642X (2008)06-0038-040 引言光栅光谱仪具有分析精度高、测量范围大、速度快和样品用量少等优点,在科学研究以及工农业生产上有非常广泛的应用[1~5]。
影响光栅光谱仪性能参数主要包括测量仪器分辨率、光谱响应范围以及响应灵敏度等,其中仪器的分辨率是光栅光谱仪最重要的性能参数之一。
决定光栅光谱仪分辨率大小的主要仪器结构参数包括有效焦长、光栅色散率以及光栅入射与出射狭缝得宽度。
光谱仪的有效焦长、光栅色散率是仪器固有的结构参数,对一台确定的光栅光谱仪来说,使用者无法改变这些参数;而入射与出射狭缝则需要研究者根据实际情况予以设定,当狭缝较宽较大时,谱线信号强度增加,但测量所得谱线线宽也将随之增加,从而造成仪器光谱分辨率下降。
因此掌握入射及出射光狭缝宽度与谱线分辨率的关系,对充分发挥仪器性能具有重要的作用。
本文理论分析了光栅光谱仪入射及出射狭缝宽度与光栅光谱仪出射谱线宽度间的关系,获得探测光入射与出射狭缝宽度与谱线宽度间函数表达式;对光栅光谱仪入射及出射狭缝宽度对谱线宽度的影响进行了实验研究,理论分析与实验研究结果基本相符。
闪耀光栅ppt
闪耀光栅
blazed grating
闪耀光栅
普通光栅大部分能量集中于零级—无色散
原因 单缝衍射的零级主极大方向 = 缝间干涉的零级主极大方向
结果 分光作用的 光谱仪 能量利用小
目的 使二主极大方向分开——将大部分能量(衍射零 级)集中到所需的(缝间干涉)光谱极次上
闪耀光栅：通过刻槽的形状实现
光栅平面法向N,槽面法向n 相邻两槽对应点距离d
和 --对光栅平面法线
i 和 i--对槽平面法线
in
d
N
i
闪单元耀光栅夫ni琅iC禾n费D 衍射的光强分布— N—G位 相H型N反射光栅多 单
衍 射
B A
元
E
F
干
一个刻槽中，两端边缘光线间 相邻两槽对应点光线 涉
光程差
光程差
BD AC a(sin i sin i) FH EG d(sin sin )
位相差
位相差
ka(sin i sin i)
kd(sin sin )
据惠更斯-菲涅尔原理 夫琅禾费衍射的光强度分布
单I 槽 I衍0 射sin22
能实现衍射零级和干涉零级产生空间分
d
离的还有如阶梯型位相光栅。
t
被衍射抑制形成缺级。80%--90%光能集中到闪耀级次
2) 平行光沿光栅平面法线入射
对槽面法线
沿满足反射定律方向反射光线与入射方向有 夹2角
d sin 2
主极大位于 d sin 2 K
当d 和 给定时，闪耀级次和闪耀波长满足反比关系
由于谱线分布有一定宽度—反射定向光栅可以在一定波 段内把光能集中到某0
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§5.10 闪耀光栅
闪耀光栅：相位型反射光栅，可使能量集中到有用的某一级上去，而不是无用的零级。
一．方法：通过控制刻槽的形状使光栅本身在各个衍射单元处给入射光波引进附加的相位，就能把衍射的中央主极大转移到其它的干涉主极大上去。
图5.10-l 闪耀光栅 图5.10-2 闪耀光栅光程差的计算
膜
二．衍射光强分布
每一刻槽相当于一单缝
根据惠更斯一菲涅耳原理，用复振幅积分法可求得其夫琅和费衍射光强分布公式为：
β
βαα22220
sin sin sin N I I = 表明：相位型反射光栅的光强分布比例于单槽衍射因子和槽间干涉因子之乘积。
讨论：
(1) 当),3,1,0("±±==K K πβ时，产生主极大
λϕϕK d =−)'sin (sin ——平面反射光栅的光栅方程
(2) 当时，0=K 'ϕϕ=，多槽干涉的零级光谱出现在对光栅平面满足反射定律的方向； (3) 当0=α时，'，单槽衍射的中央主极大出现在对槽面满足反射定律的方向，它不与槽间干涉的零级主极大重合，从而实现了两个零级主极大的分离。
i i =
三．闪耀方向：单槽衍射主极大方向
λθK i d =sin cos 2
式中之K 称作闪耀级次。
讨论两种特殊情况：
(1) 若平行光束沿槽面法线n 方向人射0=i ，
λθK d =sin 2
即衍射的主极大转移到λ的K 级谱线上。
(2) 若使平行光沿光栅平面的法线N 方向入射
λθK d =2sin
由于单槽衍射的中央主极大区域有一定的宽度，故反射定向光栅可以在一定波段内把光能集中到某一级光谱上去。