物理光學：3-6衍射光柵

§3－6衍射光柵光柵：能對入射光波的振幅或(和)相位進行空間周期性調制的光學元件。光柵光譜夫瑯和費衍射圖樣被衍射光波傅立葉變換光柵分光器件光柵分類：振幅型和相位型（按調制方式） 透射型和反射型（按工作方式） 平面型和凹面型（按工作表面） 機刻光柵、復制光柵、全息光柵（制作方法）反射光柵d透射光柵d閃耀光柵a

是透光（或反光）部分的寬度，b是不透光（或不反光）部分的寬度，則：

d=a+b光柵常數(shù)d光柵常數(shù)是光柵的空間周期。普通光柵刻線為數(shù)十條/mm─數(shù)千條/mm，用電子束刻制可達數(shù)萬條/mm(d10－7m)。光柵的分光性能1、光柵方程（Thegratingequation）R1R2d光柵面法線R1R2di光柵面法線R1R2di光柵面法線斜入射時光柵方程2.光柵光譜與色散（衍射角與波長變化的關系）

體現(xiàn)了衍射角q與

l的關系光柵光譜線：多色光的各級亮線。12>101234-1-2-3-41231）白光經(jīng)光柵產(chǎn)生的光譜只有0級重合，其他各級均彼此分開；2）波長長，衍射光譜譜線間隔寬；3）譜線級次越高，色散越大；4）有越級現(xiàn)象。光柵光譜圖的特點角色散：單位波長差的兩條譜線之間的角距離線色散：焦平面上，單位波長差的兩條譜線之間的距離。3、光柵分辨本領是指分辨兩個很靠近的譜線的能力。根據(jù)瑞利判據(jù)，當l＋l

譜線的極大值落在l的同級譜線的零點上時，兩個譜線剛好被分辨。ll+Dl(譜線的角半寬度)(由波長差引起的不同譜線的角寬度)若的光譜范圍內(nèi)，可以觀察到互相分開的譜線。光柵的m較小，所以光柵的自由光譜范圍一般比標準具要大。光柵的自由光譜范圍4、幾種典型光柵

（一）平面光柵1、光柵的光強分布由干涉項決定的。光柵方程lqmd=sin分辨本領：角散色：(變化，產(chǎn)生的波長每增加一個AqD)0＝＝mNAllDmq?＝dql?cos能量了。干涉譜線幾乎沒有多少變?。芰繐p失）。值應大，但大時，問題：

ImA解決的方法是：衍射的極大方向變換到高級譜線上

——閃耀光柵

A=mN閃耀光柵

光柵面法線與刻劃面法線分開，使光強度的分布發(fā)生改變。

1、光強度分布最大的方向滿足反射定律：=

2、衍射級次應由光柵方程決定衍射面光強度分布最大的方向柵面法線giqda刻劃面法線g代入光柵方程式中、m為要求具有最大光強的波長（閃耀波長）和級次，根據(jù)給定的

d和

i可求得。

3、光柵閃耀角的控制衍射面光強度分布最大的方向柵面法線giqda刻劃面法線g如果選擇“自準條件”入射，即i==θ，則有==0。光柵方程當m＝1時，對應l=lB稱為閃耀波長，此時光強最大值正好分布在衍射的1級光譜上（在g方向上）對lB

的一級光譜閃爍的光柵對lB/2的2級光譜和

lB/3的3級光譜也閃耀。

4、實例：衍射面光強度分布最大的方向柵面法線gida刻劃面法線g二、閃耀光柵可用于一定的波長范圍衍射面光強度分布最大的方向柵面法線giqda刻劃面法線g（四）正弦光柵（振幅型、位相型）若透射系數(shù)t(x1)按余弦或正弦函數(shù)變化的光柵稱為正弦光柵。振幅型的復振幅透射率：Imaxx1t(x1)Imind調制深度光柵空間頻率其夫瑯和費衍射的復振幅分布：用單位振幅平面波垂直照