光栅的选择与分析

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光栅的基本用途

光栅的基本用途

光栅的基本用途
光栅是一种光学元件,它可以将光束分散成不同颜色的光谱,也可以将光束分成不同方向的光束。

因此,光栅在许多领域中有着广泛的应用。

1. 光谱分析:光栅可以将光分散成不同波长的光谱,这使得它在分析物质的化学成分、光谱分析和光谱学领域中大量使用。

2. 激光技术:光栅可以用来调整激光束的入射角度,这是在激光器中实现激光束分离和联合的重要技术。

3. 显微镜:在显微镜中,光栅可以被用来将光束分开,使得样品中不同颜色的结构更容易观察和分析。

4. 光学通讯:光栅可以用于光学通讯中,将光束分成不同的通道,从而提高通讯带宽和速度。

5. 光学测量:光栅可以被用于精确测量和检测物体的位置、速度和加速度等物理量,例如在光学干涉仪中的应用。

6. 光学传感器:光栅可以用于制作光学传感器,用于检测压力、温度、声波和其他物理量。

总之,光栅是一种非常重要的光学元件,它在各种领域都有广泛的应用,为我们的生活和科技进步做出了巨大的贡献。

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物理实验六光栅的特性分析和应用

物理实验六光栅的特性分析和应用

实验六 光栅的特性分析和应用光栅是根据多缝衍射原理制成的一种重要的分光元件,入射光在光栅上发生衍射,不同波长的光被分开,同时它还具有较大的色散率和较高的分辨本领。

利用光栅分光制成的单色仪和光谱仪在研究谱线结构、谱线的波长和强度进而研究物质的结构、做定量分析等方面有着广泛的应用。

同样,它还广泛应用于计量、光通信、信息处理等问题之中。

【实验目的】1.熟悉分光计的使用方法。

2.观察光线通过光栅后的衍射现象及特点。

3.用透射光栅测定光栅常量、光谱线的波长。

4.学会测定光栅的另外两个特征参数;色散率、分辨本领。

【实验仪器】分光计、汞灯及光栅等。

【实验原理】光栅在结构上有平面光栅、阶梯光栅和凹面光栅等几种,同时又分为透射式和反射式两类。

本实验选用透射式平面刻痕光栅。

透射光栅是在光学玻璃片上刻划大量相互平行、宽度和间距相等的刻痕而制成的。

当光照射在光栅面上时,刻痕处由于散射不易透光,光线只能在刻痕间的狭缝中通过。

因此光栅实际上是一排密集、均匀而又平行的狭缝。

若以单色平行光垂直照射在光栅面上,则透过各狭缝的光线因衍射将向各个方向传播,经透镜会聚后相互干涉,并在透镜焦平面上形成一系列被相当宽的暗区隔开的、间距不同的明条纹,因此光栅的衍射条纹是光的衍射和干涉的综合效果。

按照光栅衍射理论,衍射光谱中明条纹的位置由下式决定:λϕK b a k ±=+sin )(或⋯⋯=±=2,1,0,sin K K d k λϕ (1)此式称为光栅方程,式中,d=a+b 称为光栅常数,λ为入射光波长,K 为明条纹(光谱线)级数,k ϕ是K 级明条纹的衍射角(参看图 1 )。

如果入射光不是单色光,则由式(1)可以看出,光的波长不同,其衍射角k ϕ也各不相同,于是复色光将被分解,而在中央K=0、k ϕ=0处,各色光仍重叠在一起,组成中央明条纹。

在中央明条纹两侧对称地分布着K=1、2……级光谱,各级光谱线都按波长大小的顺序依次排列成一组彩色谱线,这样就把复色光分解为单色光(见图1)。

光栅原理及使用

光栅原理及使用

光栅原理及使用
光栅原理是一种广泛应用于光学领域的技术,它利用光的干涉和衍射现象来实现光的分光和波长测量。

光栅是一种具有周期性透明或不透明条纹的光学元件,通过这些条纹的作用,可以将入射光分散成不同波长的光线,从而实现波长的分辨和测量。

光栅的原理基于光的波动性质,当入射光线通过光栅时,会发生干涉和衍射现象。

光栅的条纹间距和条纹的亮暗由光栅的周期和光的波长决定,不同波长的光线经过光栅后会在不同位置形成明暗条纹,从而实现波长的分离。

光栅的分辨率取决于光栅的周期和入射光的波长,周期越小,分辨率越高。

在实际应用中,光栅被广泛用于光谱仪、光学测量仪器、激光器、光通信等领域。

光栅光谱仪是一种常见的光谱分析仪器,它利用光栅的原理将入射光线分散成不同波长的光线,从而实现对光谱的测量和分析。

光栅在激光器中也起着重要作用,可以实现激光的频率稳定和波长选择。

在光通信中,光栅可以用于波分复用和波长选择,提高光信号的传输效率和带宽。

除了光学领域,光栅原理也被应用于其他领域,如声学、无线通信等。

声学光栅利用声波的干涉和衍射现象来实现声波的分散和波长测量,可以用于声学成像和声学通信。

在无线通信中,光栅可以用于天线设计和信号处理,实现信号的波长选择和频率调制。

总的来说,光栅原理是一种重要的光学技术,通过光的干涉和衍射现象实现光的分光和波长测量。

在光学、声学和无线通信等领域都有广泛的应用,为科学研究和工程技术提供了重要的支持。

随着科技的不断发展,光栅技术将会得到进一步的应用和完善,为人类创造更多的可能性。

光学中的光栅与光谱分析

光学中的光栅与光谱分析

光学中的光栅与光谱分析光栅是一种常见的光学元件,广泛应用于光学测量、光谱分析、光学通信等领域。

本文将从理论原理、光栅结构、光栅的工作原理以及光谱分析等方面对光栅进行介绍和分析。

一、光栅的理论原理光栅的理论基础可以追溯到著名的杨氏实验,即杨氏双缝干涉实验。

杨氏实验中,光经过两个狭缝后形成干涉条纹,其间距与入射光的波长、狭缝间距有关。

而如果将这两个狭缝换成许多等距离的狭缝,则可以得到一个光栅。

光栅的理论原理基于光的衍射现象。

当光通过光栅时,光栅会将入射光分成多个次级光波,并在特定方向上形成明暗相间的衍射图案。

这些次级光波的干涉效应造成了光栅上出现的多重条纹,称为光栅的衍射光谱。

二、光栅的结构光栅主要由一系列平行的透明或不透明条纹组成,这些条纹可以是等宽的,也可以是非等宽的。

光栅的条纹间距是光栅常数,通常用d表示。

光栅常数决定了光栅的分辨率和光谱的光谱范围。

光栅的常见结构包括平行光栅、棱柱光栅以及体积光栅。

平行光栅是最常见的光栅类型,由等宽平行条纹组成。

棱柱光栅的条纹是由棱面组成的,可以用于更复杂的光学系统中。

体积光栅是一种将条纹刻在介质内部的光栅,具有更高的分辨率和光谱纯度。

三、光栅的工作原理光栅通过衍射现象实现光的分光,可以将入射光按照波长分解成不同的光束。

当入射光通过光栅时,每个波长的光经过衍射后会形成不同的衍射角。

这些衍射角和光的波长之间有着特定的关系,通过测量衍射角可以使用光栅来进行光谱分析。

光栅的工作原理可以用衍射公式来描述。

对于光栅上的第n级次发生衍射,光栅衍射公式为:sinθ = nλ / d其中,θ为衍射角,n为衍射级次,λ为入射光的波长,d为光栅常数。

通过测量衍射角θ,可以计算出入射光的波长,从而实现光谱分析。

四、光谱分析光谱分析是光栅应用的重要领域之一。

光栅可以用于实现高分辨率的光谱测量和光谱分析。

通过测量光栅上的衍射光谱,并分析其中的条纹或峰值,可以获取样品的成分、浓度以及其他光学性质。

物理实验技术中的光栅测量与分析方法

物理实验技术中的光栅测量与分析方法

物理实验技术中的光栅测量与分析方法引言:光栅作为一种常见的光学元件,广泛应用于物理实验中的测量与分析。

本文将探讨物理实验技术中的光栅测量与分析方法,包括光栅测量原理、实验步骤以及数据分析方法等。

通过深入了解这些方法,可以提高物理实验的精确度和可靠性,推动科学研究的进步。

一、光栅测量原理光栅是一种具有周期性结构的光学元件,通过光栅的衍射效应可以测量物体的性质和参数。

光栅测量原理基于光的干涉和衍射现象,利用入射光波与光栅的周期性结构相互作用,形成干涉条纹或衍射斑图,从而获得物体的相关信息。

光栅测量原理有多种方法,其中最常见的是利用光栅衍射测量物体的角度或长度。

当入射光通过光栅时,栅片上的每个刻线都会成为衍射源,产生一系列干涉条纹。

通过测量干涉条纹的位置和形态变化,可以计算出物体的角度或长度信息。

二、实验步骤进行光栅测量实验需要以下步骤:1. 准备实验材料和仪器:包括光源、光栅、光学元件(透镜等)、光电二极管等。

2. 调整实验装置:将光源和光栅装置固定好,并调整透镜和光电二极管的位置,使得光线能够准确射到光电二极管上。

3. 开始实验:打开光源,通过光栅衍射形成干涉条纹,将光电二极管调整到最大输出状态。

4. 记录数据:使用光电二极管输出的电流值来衡量干涉条纹的亮度,测量不同参数下的电流值。

5. 数据处理:将电流值与物体的参数进行关联,使用适当的公式和方法,计算出物体的角度或长度。

6. 分析结果:根据实验结果,绘制相关图表或进行数据分析,得出结论。

三、数据分析方法在光栅测量实验中,进行数据分析是十分重要的一步。

以下是常用的几种数据分析方法:1. 平均值计算:根据多次测量的结果,计算得到平均值,提高实验结果的准确度。

2. 误差分析:对实验数据进行误差分析,包括随机误差和系统误差,评估实验结果的可靠性。

3. 拟合与回归分析:利用拟合和回归分析等数学方法,将实验数据与理论模型进行比较和匹配,得到更准确的结果。

4. 数据可视化:使用图表或图像等方式将实验数据展示出来,更直观地观察和分析数据间的关系。

光栅实验的误差分析

光栅实验的误差分析

光栅实验的误差分析一、引言光栅实验是物理学中常见的实验之一,通过量光栅衍图案的位置和强度,可以确定光栅常和波长等物理量。

然而,实验中存在许多误差因素,如光源强度、光栅质量、量仪器精度等,这些误差因素会对实验结果产生影响,降低实验精度。

因此,对光栅实验进行误差分析,对提高实验精度、保证实验结果的准确性具有重要意。

二、实验原理光栅是一种具有周期性结构的光学元件,可以将入的光分散成一系列的衍光。

当入光垂直光栅平面时,衍图案呈现出明显的夫琅禾费衍图案。

根据夫琅禾费衍理论,衍光的强度与光栅常、波长、入角等因素有关。

通过量衍图案的位置和强度,可以确定光栅常和波长等物理量。

三、误差分析1.光源强度误差实验中使用的光源强度会影响衍图案的强度和清晰度。

如果光源强度不足,则衍图案会变得模糊,难以量;如果光源强度过高,则会产生背景噪音,同样会影响实验精度。

因此,在实验中需要选择适当的光源强度,以保证衍图案的清晰度和强度。

2.光栅质量误差光栅质量的差异会影响其衍效果。

如果光栅制作不精细或表面不平整,则会产生衍光的偏移或扩散,影响衍图案的清晰度和强度。

因此,在实验中需要选择质量较好的光栅,并在使用前仔细检查其表面情况。

3.量仪器误差实验中使用的量仪器精度也会影响实验结果。

例如,使用游标卡尺或显微等量仪器时,其精度和读误差会对实验结果产生影响。

因此,在实验中需要选择精度较高的量仪器,并在使用前进行校准。

4.其他误差因素除了以上三个因素,实验中还存在其他误差因素,如环境温度、湿度、实验的操作技能等。

这些因素虽然对实验结果的影响较小,但也需要注意,在实验过程中尽量控制这些因素的影响,以提高实验精度。

四、误差控制方法在实验中,为了减小误差,提高实验精度,可以采取以下措施:1.选择适当的光源强度,以保证衍图案的清晰度和强度。

2.选择质量较好的光栅,并在使用前仔细检查其表面情况。

3.选择精度较高的量仪器,并在使用前进行校准。

4.控制环境温度、湿度等因素的影响。

光栅的原理及应用方法图解

光栅的原理及应用方法图解

光栅的原理及应用方法图解1. 光栅的原理光栅是一种具有周期性结构的光学元件,由一系列平行且等间距的透明槽或凹槽组成。

光栅的原理基于衍射现象,通过改变入射光的传播方向和干涉效应来实现光的分光和光谱分析。

1.1 衍射原理光栅的衍射原理是基于赖奥的法尔久衍射理论,即光在通过光栅时会发生衍射现象。

当光线通过光栅的时候,会出现多个次级波源,这些次级波源会发生干涉,使得光的传播方向发生改变。

由于光栅的周期性结构,干涉的结果会产生一系列有序的主峰和次级峰,形成衍射图样。

1.2 光栅的构造光栅通常由一系列平行的凹槽或透明槽组成,这些凹槽或透明槽之间具有固定的间距。

光栅的刻线密度决定了它的分光能力,刻线越密集,分光能力越强。

1.3 光栅方程光栅方程描述了光栅的衍射现象,它可以用来计算光通过光栅后的衍射角度和波长之间的关系。

光栅方程通常写作:nλ = d(sinθ + sinϕ)其中,n是衍射级次,λ是入射光的波长,d是光栅的间距,θ是入射角,ϕ是衍射角。

2. 光栅的应用方法光栅具有广泛的应用,特别是在光谱分析、波长选择和光学成像等领域。

以下列举了光栅的一些常见应用方法。

2.1 光谱分析光栅可以将入射光按照不同的波长进行分离,从而实现光谱的分析。

通过调节光栅的刻线密度,可以选择不同的波长范围进行分离,从而得到光的光谱信息。

光谱分析在物质分析、天文学研究等领域具有重要的应用价值。

2.2 光学成像光栅可以用于光学成像,在光学显微镜、光学望远镜等领域发挥重要作用。

通过调整光栅的参数,可以实现对特定波长的光进行成像,从而得到清晰的图像。

光栅在光学成像设备中的应用可以提高分辨率和减小像差。

2.3 波长选择光栅也可以用作波长选择器,通过选择特定的衍射级次,可以将特定波长的光分离出来。

这种波长选择器广泛应用于激光器、光通信等领域,可以实现光信号的调制和多路复用。

2.4 光栅衍射实验光栅也常用于光学教学实验中。

通过光栅的衍射现象,可以观察到明显的衍射图样,让学生直观地感受到光的波动性。

光栅实验报告实验分析

光栅实验报告实验分析

一、实验目的1. 理解光栅的衍射原理及其应用。

2. 掌握光栅常数和光波波长的测定方法。

3. 分析光栅光谱的特点及其与光栅常数的关系。

二、实验原理光栅是一种利用多缝衍射原理使光发生色散的光学元件。

它由一组数目极多、平行等距、紧密排列的等宽狭缝组成。

当一束单色光垂直照射在光栅上时,各狭缝的光线因衍射而向各方向传播,经透镜会聚相互产生干涉,并在透镜的焦平面上形成一系列明暗条纹。

光栅衍射条纹的特点是明暗条纹狭窄、细锐,分辨本领比棱镜高。

光栅常数(d)是指光栅上相邻两狭缝上相应两点之间的距离。

光栅衍射公式为:dsinθ = mλ,其中θ为衍射角,m为衍射级数,λ为光波波长。

三、实验仪器1. 分光计2. 平面透射光栅3. 低压汞灯(连镇流器)4. 望远镜5. 焦平面屏幕四、实验步骤1. 调整分光计,使其处于水平状态。

2. 将光栅放置在分光计的平台上,调整光栅与分光计光轴的垂直度。

3. 打开低压汞灯,调整望远镜,使其对准光栅。

4. 观察望远镜中的光栅光谱,记录不同衍射级数(m)下的衍射角(θ)。

5. 根据光栅衍射公式,计算光栅常数(d)和光波波长(λ)。

五、实验数据与分析1. 光栅常数(d)的测定通过实验,我们得到了不同衍射级数(m)下的衍射角(θ),根据光栅衍射公式,计算出光栅常数(d)如下:m = 1,θ = 15.0°,d = 2.23mmm = 2,θ = 8.00°,d = 2.87mmm = 3,θ = 5.50°,d = 3.72mm2. 光波波长(λ)的测定根据光栅常数(d)和衍射级数(m),计算出光波波长(λ)如下:m = 1,λ = 635.3nmm = 2,λ = 317.6nmm = 3,λ = 210.6nm3. 光栅光谱特点分析通过实验,我们观察到光栅光谱具有以下特点:(1)光栅常数(d)越小,色散率越大,即光栅光谱越窄。

(2)高级数的光谱比低级数的光谱有较大的色散率。

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最基础的光栅方程如下:
(1-1)
在大多数单色仪中,入口狭缝和出口狭缝位置固定,光栅绕其中心旋转。

因此,分离角D V成为常数,由下式决定,
(1-2)
对于一个给定的波长l,如需求得a和b,光栅方程(1-1)可改写为:
(1-3)
假定D V值已知,则a和b可通过式(1-2)、(1-3)求出,参看图1.1、1.2和第2.6节。

图 1.1 单色仪结构示意
图 1.2 摄谱仪结构示意
L
= 入射臂长度
A
L
= 波长l n处出射臂长度
B
b
=光谱面法线和光栅面法线的夹角
H
L
=光栅中心到光谱面的垂直距离
H
1.2 角色散
rad/nm (1-4)
dβ = 两个不同波长衍射后角度的差值(弧度)
dλ = 两个波长的差值(nm)
1.3 线色散
线色散定义为聚焦平面上沿光谱展开方向单位长度对应的光谱宽度,单位是nm/mm,Å/mm,cm-1/mm。

以两台线色散不同的光谱仪为例,其中一台将一段0.1nm宽的光谱衍射展开为1mm,而另一台则将10nm宽的光谱衍射展开为1mm。

很容易想象,精细的光谱信息更容易通过第一台光谱仪得到,而非第二台。

相比于第一台的高色散,第二台光谱仪只能被称为低色散仪器。

线色散指标反映了光谱仪分辨精细光谱细节的能力。

中心波长l在垂直衍射光束方向的线色散可表示为:
nm/mm (1-5)
式中L B为等效出射焦距长度,单位mm,而dx是单位间隔,单位mm。

参见图1.1。

单色仪中,L B为聚焦镜到出口狭缝的距离,或者当光栅为凹面型时光栅到出口狭缝的距离。

因此,线色散与cos b成正比,而与出射焦长L B、衍射级数k以及刻线密度n这些参数成反比。

对于摄谱仪而言,任一波长的线色散可通过衍射方向垂直光谱面的波长l
其色散值经倾斜角(g)的余弦修正得到。

图1.2给出了“平场”摄谱仪的结构,n
通常它同线阵二极管配合使用。

线色散:
(1-6)
(1-7)
(1-8)
1.4 波长和衍射阶次
图1.3给出了摄谱仪中聚焦光谱面上光谱范围从200nm到1000nm的一级衍射谱。

当光栅刻槽密度n、a以及b均已知的情况下,根据式(1-1)得到:
kλ=常数 (1-9) 即当衍射级数k值变为两倍原值时, l减半。

依此类推。


1.3 色散和衍射级数
以一台可产生波长范围从20nm到1000nm的连续谱光源为例,这一连续谱进入光谱仪分光后,在光谱面上波长800nm的一阶衍射位置上(参看图1.3),其他三个波长400nm、266.6nm、200nm也会出现,从而能够被探测器测得。

为了仅仅对波长800nm进行测量,必须采用滤色片来消除高阶衍射。

波长范围从200nm到380nm的一阶衍射测量通常不需要滤色片,原因在于波长数值小于190nm的光均被空气吸收。

但是如果光谱仪内部为真空或者填充氮气,这种情况下高阶滤色片又必不可少。

1.5 分辨“能力”
分辨能力是一个理论概念,由下式给出
(无单位) (1-10)
式中,dl为两个强度相等的光谱线之间的波长间距。

因此,分辨率指标代表光谱仪甄别相邻谱线的能力。

如果两条谱线谱峰之间的距离满足其中一条谱线谱峰位于另一条谱线谱峰的最近极小值处,即认为两个谱峰被很好的分辨出来,这一规则被称为瑞利判据(“Rayleigh criterion”)。

R可进一步表示为:
(1-11)
λ = 待检测谱线的中心波长
W
= 光栅上光照射区域的宽度
g
N = 为光栅的刻槽总数
不要将分辨能力“R”这一数值量与光谱仪的分辨率或者光谱带宽这些参数混淆(参看第2章)。

理论上讲,一片刻线密度为1200gr/mm、宽度110mm的光栅,当采用它的一级衍射光时,分辨能力的数值通过计算得到R=1200×110=132,000。

因此,在波长为500nm处,光谱带宽等于
然而,实际情况中仪器的几何尺寸由式(1-1)决定。

改写为k的表达
(1-12)
光栅上刻线的总宽度W g为
,因此,(1-13)
式中,(1-14)
将式(1-12)和(1-13)代入式(1-11)中,得到分辨能力亦可以表示为:
(1-15)
因此,光栅的分辨能力取决于:
∙光栅上刻线区域的总宽度
∙所关注的中心波长
∙工作时的几何值(入射角、衍射角)
由于光谱带宽还取决于光谱仪的狭缝宽度以及系统的校正,因此上述情况是100%的理论情况,即系统的衍射极限 (更深入的讨论请参看第2章 )。

1.6 闪耀光栅
闪耀定义为将一段光谱的衍射最大转移到其他衍射阶次而非零阶。

通过特殊设计,闪耀光栅能够实现在特定波长的最大衍射效率。

因此,一片光栅的闪耀波长可以是250nm或者1mm等等,这取决于刻槽几何尺寸的选择。

闪耀光栅其刻槽断面为直角三角形,其中一个锐角为闪耀角w,如图1.4所示。

然而,110°的顶角在闪耀全息光栅中同样可能出现。

选择不同的顶角大小能够优化光栅的整个效率曲线。

1.6.1 Littrow条件
闪耀光栅的几何尺寸可以通过满足Littrow条件的情况下计算得到。

Littrow条件是指入射光和衍射光处于自准直状态(如a=b),即入射光线和出
.
射光线沿同一路径。

在这一条件下,假定“闪耀”波长为λ
B
(1-16)
比如, 1200gr/mm光栅闪耀波长为250nm且衍射阶次为一阶时,闪耀角(w)等于8.63°。

图1.4 闪耀光栅的刻槽断面示意图,“Littrow条件”
1.6.2 效率曲线
除非特别声明,衍射光栅的效率在Littrow条件下某一已知波长处测得。

绝对效率(%)=输出能量/输出能量*100%(1-17)
相对效率(%)=光栅效率/反射效率*100%(1-18)
相对效率测量需要将反射镜表面镀膜(膜层材料与光栅表面反射膜层材料相同),并且采用与光栅相同的角度设置。

图5a和5b分别给出了闪耀刻线光栅和非闪耀全息光栅的典型效率曲线。

一般而言,闪耀光栅的效率在2/3闪耀波长处和1.8倍闪耀波长处减小为最大值的一半。

(a)刻线闪耀光栅的典型效率曲线
(b)非闪耀全息光栅的典型效率曲线
1.6.3 效率和阶次
一片闪耀光栅不仅有一阶闪耀角,而且也有高阶闪耀角。

比如,一片一阶闪耀波长为600nm的光栅,同样也有二阶闪耀波长300nm,以此类推更高阶次。

高阶衍射效率通常与一阶衍射效率趋势相同。

对一片一阶闪耀的光栅而言,每个阶次的最大效率值随着阶次k的增加而减小。

衍射效率也随着光栅使用时偏离Littrow条件(a≠b)程度的增加而逐渐减小。

全息光栅能够通过设计刻槽的形状来消除高阶衍射的影响。

根据这一性质,通过离子刻蚀工艺制作的浅槽(laminar)光栅其效率曲线在紫外(UV)和可见(VIS)波段能够显著改善。

提示:光栅是非闪耀的并不意味着它的效率较低。

参见图1.5b,图中给出了一片1800gr/mm正弦型刻槽全息光栅的衍射效率曲线。

衍射光栅的杂散光
除被测波长外探测器接收到的其他波长(通常包括一种或者多种“杂散光”)统称为杂散光。

1.7.1 散射光
散射光可能由于下列原因造成:
∙由于光学元件表面的缺陷造成的随机散射光
∙由于刻划光栅刻槽时的非周期失误造成的聚焦散射光
1.7.2 鬼线
如果衍射光栅上存在周期性刻划失误,那么鬼线(并非散射光)将聚焦在衍射平面上。

鬼线强度由下式给出:
(1-19)
其中,
= 鬼线强度
I
G
= 母光强度
I
P
n = 刻线强度
k = 阶次
e = 刻槽中失误的位置
鬼线在单色仪的色散平面上聚焦并成像。

全息光栅的杂散光水平一般比经典刻线光栅的1/10还要小。

杂散光通常是非聚焦的,并且出现在2p 全角度各个方向。

全息光栅没有鬼线,因为它不可能出现周期性的刻划失误。

因此,它是克服鬼线问题最好的解决方案。

1.8 光栅的选择
1.8.1 什么时候选择全息光栅
1.当光栅是凹面的。

2.当用到激光时,比如拉曼光谱、激光激发荧光光谱等。

3.刻线密度必须不小于1200gr/mm(最高可到6000gr/mm,尺寸可达120mm×
140mm)而且光谱范围为近紫外、可见和近红外的任何时候。

4.当光谱工作范围在紫外波段,波长小于200nm甚至到3nm时。

5.实现高分辨率的方法中,高刻线密度光栅优于高衍射阶次的低刻线密度光
栅。

6.离子刻蚀全息光栅能够适用的任何场合。

1.8.2 什么时候选择刻线光栅
1.工作波长高于1.2mm的红外波段,且无法选用离子刻蚀全息光栅。

2.需要低刻槽密度的场合,如刻槽密度小于600gr/mm。

请记住,鬼线及相应的杂散光强度正比于阶次和刻槽密度乘积的平方(式(1-19)中的n2和k2)。

尽量避免使用高刻线密度或者高衍射阶次的刻线光栅。

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