2025年01月02日 12:58:30 来源：杭州秋籁科技有限公司 >> 进入该公司展台 阅读量：19
Optometrics最主要的特色的产品是光栅，它的光栅衍射效率高，规格齐全，能够满足大多数的应用需求。
基本参数
尺寸公差 ±
厚度公差 ±
衍射效率
刻蚀光栅 60 - 80% at blaze X
全息光栅 45 - 65% at peak K
通光孔径 90%
刻线相对于边缘的平行度 ±0.5
选择光栅需要考虑的问题
衍射效率：刻蚀光栅（ruled gratings）比全息光栅（holographic gratings）的效率高，因此，荧光激发和诱发辐射等应用应采用刻蚀光栅。从经验来看，刻蚀光栅在2/3和3/2闪耀波长处的一级衍射会会降低一半。
闪耀波长：刻蚀光栅相对于全息光栅，由于“锯齿”槽型，在中心波长附近有比较尖锐的峰值，而全息光栅的光谱响应则相对平缓。刻蚀光栅能够获得以光栅闪耀波长为中心的窄线宽光谱。
波长范围：光栅的光谱范围由刻槽密度决定，对于拥有相同光栅常数的刻蚀光栅和全息光栅，光谱范围是相同的。光栅的衍射范围等于两倍的光栅周期，当入射光和衍射光分别与光栅法线成90°的时候，将获得的衍射范围。
杂散光：对于拉曼光谱等特殊应用来说，信噪比非常关键，全息光栅将发挥其低杂散光的的优势。
分辨能力：分辨能力由刻槽密度决定。然而，全息光栅可以做到3600线/mm，而刻蚀光栅只能做到1200线/mm
矩形/刻槽方向
除非单独说明，矩形光栅的刻槽都是平行的。
制造的工艺
在19世纪40年晚期，White和Frazer发展了精密的复制工艺，使一个熟练的技术工人就能生产大量的复制光栅（包括刻蚀光栅和全息光栅）。它是一种能够将三维结构光栅转移到另一块基质上的工艺，其再造工艺的公差极小。这种工艺使光栅的商品化成为可能，并且使光栅在光谱仪行业得到广泛推广。
衍射光栅
衍射光栅是在适当的基质上镀反射膜，并由一系列平行刻槽组成的。相邻刻槽的间距以及刻槽与基质所成的夹角将影响光栅的色散和衍射效率。如果入射光的波长比刻槽间距大的多，就不会发生衍射现象。反之，如果入射光的波长比刻槽间距小的多，刻槽的表面就相当于镜子，镜面反射使衍射也不会发生。
刻槽的组成形式不同使光栅分成两大类，刻蚀光栅和全息光栅。用刻线机在刻槽表面形成棱角，形成的是刻蚀光栅。根据激光干涉的原理，用全息相干的方法形成的光栅就是全息光栅。
Optometrics是少数几个能够生产刻蚀和全息两大类光栅，且拥有全套制造设备和工序的公司之一。刻蚀光栅和全息光栅的不同在于他们光学特性以及他们在不用场合应用的特点。
光栅方程
光栅的通用公式写为：
n是衍射级次，λ是衍射波长，d是光栅常数（槽间距），i是入射光于光栅法线的夹角，i’是衍射光与法线的夹角。
对于特定的衍射级（n），入射角 ( i) 和不同的波长（λ）,可以根据公式推出不同的衍射角（i’）。多色的光辐射入射到光栅上就能将不同波长的光区分开。
刻槽过程
制作原版光栅或者刻蚀光栅刻槽工艺步就是选择适当的基质，通常采用玻璃或者铜，并将其抛光，然后用真空沉积法镀上一层薄薄的铝。刻槽是一个很耗时间的工序，可能需要花上几天时间来安装并测试。划线机根据预定的数量和轨迹进行精确的划槽。同时要进行一系列的测试，测试衍射效率，槽型和杂散光。每一次测试后，整个机构都会作出细微的调整。对于特殊光学特性的槽型，可能要花费一个星期甚至更长时间进行测试。在所有测试完成后，一个原版光栅就基本上刻划好了。显然，原版光栅是相当昂贵的，因此，原版光栅仅仅在需要进行复制工序的时候才用到。
全息相干制造光栅过程
和刻蚀光栅一样，全息光栅制作的步也是选择合适的基质。而基质上镀的是光敏或者感光材料，而不象刻蚀光栅一样镀反射膜。然后将感光材料在激光产生的单色相干光束下暴光。相互作用的激光束形成一系列平行且间隔相等的干涉带，其强度按照正弦规律变化。由于感光材料的可溶性根据变化的相干光的强度而有所变化，因此当感光材料在这样的相干光束下暴光后，就变成反光材料。全息光栅的复制方法和刻蚀光栅相同。
全息光栅是用光学的方法制造的，因此线型和线密度都能控制得非常精密。也因此而没有周期误差，使得杂散光基本上就没有了。
衍射效率
影响光栅衍射的主要因素有，刻槽形状，入射角度和膜层的反射。
光栅的效率是某衍射级单色光所占的百分比。而相对效率是光栅衍射与镀相同膜层平面镜的衍射光强的比值。当对比光栅曲线的时候，这一点是非常重要的。对同一个光栅而言，相对的效率曲线看起来总是比效率更高一些。
入射角度对光栅的衍射起了重要的作用。因为光栅的结构可以有无数的形式，所以可用标准的几何结构来模拟并进行光栅的计算。在Littrow结构总，衍射级可以按入射光的路径原路引回。刻蚀光栅的闪耀角度就是按照这种结构方式计算出来的。这种结构在激光调谐应用中是很实用的，但是大多数情况下，都要求入射光和衍射光分开。这种入射光和衍射光分开的结构除了会影响的波长范围以外，几乎不大影响光栅的使用。除非特别说明，本说明所有的描述都是Littrow结构的一级衍射。
闪耀角和波长
刻蚀光栅的槽拥有锯齿型结构，一条边大于另一条边。锯齿的长边与光栅平面的夹角就是闪耀角。改变闪耀角使衍射光指向光谱的特定区域，也就是会增加该区域光栅的衍射效率。衍射高的波长就是闪耀波长。
因为全息光栅不能把衍射级别分的很清楚，因此，全息光栅的衍射效率比刻蚀光栅的低。在某些情况下，他们正弦的结构可以换成和刻蚀光栅效率接近的结构。但是这种情况比较特殊，必须事先声明。例如，当槽间距和波长的比值接近1时，正弦型光栅的效率就和刻蚀光栅基本上一致了。500nm闪耀波长的1800线/mm的全息光栅，其衍射效率可以刻蚀光栅相同。此外，Optometrics还可以采用特殊的工艺，使全息光栅获得闪耀波长为250nm的真正锯齿型。这种结构就是紫外应用中高衍射效率，低杂散光的理想光栅。
分辨能力
光栅分辨能力可以通过光栅对入射光的截止衍射级推算出来。它也可以用光栅宽度，槽间距和衍射角的形式表示。N线的衍射光栅的理论分辨能力是：
实际的光栅分辨能力由刻槽精度，以及80~90%高质量刻槽的理论值。
分辨能力和分辨率一样，是光栅的特性参数，和光栅应用系统的光学和机械特性无关。
系统分辨率
根据瑞利准则（ 
），光学系统的分辨率由光栅分辨能力，焦距，狭缝尺寸，F数，所有组件的光学质量以及系统准直程序决定。光学系统的分辨率通常会比光栅的分辨能力小很多。
色散
光栅的角色散是由入射角和槽间距决定的。通过增大入射角或者减小槽间距可以提高角色散。大色散光栅可以在紧凑的光学系统中获得良好的分辨率。
色散是 
曲线的斜率。在自准直仪中，色散的公式是:
这个公式可以用来决定光栅中两个谱线分开的角度或者在给定角度的情况下的带宽。
衍射级别
对于给定的角度和槽间距，光栅公式都可以根据不同的波长，推算几个衍射级。当入射光缓慢加强的时候，相邻刻槽的衍射都会得到加强。衍射级的产生受到槽间距和入射角（显然<90°）的限制。对于更高的衍射级，效率和光谱范围都会降低，而色散将会增加。衍射级的重叠可以通过改变光源的方向，探测器的位置，和滤波片来解决，而且，对于光栅低次衍射级来说，这个不是主要问题。
自由光谱范围
自由光谱范围是在没有光谱重叠的情况，特定的衍射级能够获得的光谱带宽。当槽间距减小的时候，自由光谱范围就会增加。衍射级越高，光谱范围越小。如果
鬼线和杂散光
鬼线的定义是，由于槽间距的周期误差而产生的假的谱线。干涉测量法可以控制刻槽实现最小的鬼线，而全息过程则可以消除它。
对于刻蚀光栅，杂散光起源于反射表面的不规则和随机误差。全息光栅的相干光在感光材料上的作用，不会受不规则和不确定机械结构影响，因此，杂散光很小。
尺寸
光栅的标准尺寸有
基质
各种光栅都可以在浮法玻璃，耐热玻璃或者微晶玻璃上复制。对于
膜层
用于紫外，可见和红外波段的光栅复制的时候通常都是采用铝膜。因为铝的抗氧化能力和对紫外光的反射能力都比银更强，因此，通常镀的都是铝膜。除了750~900nm以外，从200nm到远红外的范围内，铝的反射率都超过90%。750~900nm的反射率大约为85%。如果在近红外波段要求的反射率，或者应用在光纤光学方面，铝层上面一般都会再镀上金。虽然金很软，但是金的抗氧化能力高，且近红外波段的反射率超过96%，2微米以上波段的反射率超过98%。在600nm以下，金的反射率的急剧降低，因此，不推荐其应用在可见和紫外波段。
电离涂敷层如氟化铝美(AlMgF2)可以保护铝层不被氧化，保持铝在可见和紫外区的高的反射率。金涂敷层和氟化铝美电离层必须在订购的时候提前说明，且需要另外付费。
虽然金涂敷层可以提高反射率，但是任何涂敷层都会降低损坏阈值两倍以上。
损坏阈值
标准光栅：
Pulsed ..................350 milli-joules/cm2 @ 200 n sec
CW ......................40 watts/cm2
P型光栅（脉冲型）：
Pulsed .................3.5 joules/cm2 @ 200 n sec.
CW ......................80 watts/cm2
CW型光栅（高功率应用的）：
Pulsed ................. 3.5 joules/cm2 @ 200 n sec
CW .................... 250 watts/cm2
