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光栅简介

已有 15909 次阅读 2014-2-12 15:41 |系统分类:科普集锦| 光栅

本想稍后介绍光栅,但前文中有老师提到光谱仪光栅的问题,因此把光栅部分提前介绍一下。


目前市面上有的光栅按种类分为:刻划光栅、全息光栅、等离子刻蚀光栅


下面我们主要按照种类来一一介绍它们的优缺点:


1、   刻划光栅:用钻石刻刀在涂薄金属表面机械刻划而成。这类光栅一般刻线数不会太高,普遍为20g/mm1800g/mm之间,光谱范围覆盖广,当光谱范围超过1500nm时,基本只能采用刻划光栅。由于刻划光栅制作工艺的原因,生产一片原刻光栅(母光栅)成本较高,因此衍生出复制光栅,复制光栅是通过母光栅复制而成的,性能上会稍差于原刻光栅。刻槽形状主要有以下几种:

 


   刻划光栅的优点是衍射效率高,特别是在其闪耀角的波长上,衍射效率甚至能达到80%-90%。缺点是存在鬼线和高杂散光,主要产生的原因是因为在光栅制作中,刻划的时候存在周期性失误或者是刻划失误。

刻划光栅基本都是平面光栅

 


2、   全息光栅:由激光干涉条纹光刻而成。这类光栅刻划线能做的非常高,普遍为150g/mm3600g/mm之间,当然也有很多特殊运用需要6000g/mm甚至更高,但是却不能做得很低刻线,因此全息光栅光谱范围比较适用于紫外可见近红外范围,大于1200nm基本不适用。

全息光栅的优点是刻线数能做得很高,适用于高分辨率要求的运用,同时它没有鬼线,杂散光也非常低,非常适合拉曼、荧光等运用。缺点是衍射效率低。

全息光栅有平面光栅,也有凹面光栅

 


3、   等离子刻蚀光栅:第三代光栅,是在全息光栅的基础上,通过等离子刻蚀出闪耀角而成。因此其具有刻划光栅的高衍射效率,也具有全息光栅无鬼线,低杂散光的优点,但是由于它是在全息光栅的基础上刻蚀得到的,所以这种光栅的刻数线也做不了太低,因此它适合的光谱范围,也是紫外可见近红外范围。

 

  那么我们清楚了每类光栅的优缺点之后,到底如何选择一款适合自己的光栅呢?


A、最先需要考虑的就是光谱范围,根据光谱范围大致选择需要哪类光栅,比如你关注的光谱范围有大于1500nm的,那么毫无疑问,你只能选择刻划光栅。


B、其次是根据您关注的波长,选择闪耀波长,刻划光栅和等离子刻蚀光栅都有闪耀波长。


C、然后是根据光谱仪焦长,考虑分辨率,即光栅的刻数线。刻数线越高,分辨率越高。


D、最后考虑的是光栅效率,即衍射到给定级次的单色光与入射单色光的比值。光栅效率愈高,信号损失愈小,为提高此效率,除提高光栅制作工艺外,还采用特殊镀膜,提高反射效率,比如镀金等。


  希望以上简单的介绍,能给各位在选择光栅时,有一定的参考价值!  




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3 郭军伟 张克明 GDHBWQ

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