衍射光柵的應(yīng)用介紹

光柵用于各種不同的應(yīng)用，但常見的系統(tǒng)包括：

單色儀

單色儀使用凹面或平面光柵以及凹面鏡從入射光中選擇窄波段。如果白色光源入射到其中一個(gè)設(shè)備上，它們可以過濾掉除預(yù)期窄輸出波段外的所有波長。圖1展示了單色儀如何旋轉(zhuǎn)光柵，從而允許不同波長通過出射狹縫，而所有其他波長都被阻擋。

圖1：平面光柵單色儀(頂部)和凹面光柵單色器(底部)都旋轉(zhuǎn)光柵，掃描出射狹縫上的衍射級，并精確確定哪些波長可以離開設(shè)備

光譜儀光譜儀像單色儀一樣分割寬帶光源的波長，但它們沒有移動部件。相反，所有分離的波長都在探測器陣列上同時(shí)成像(圖2)。每個(gè)波長被成像到不同的像素集，從而允許設(shè)備確定寬帶源中存在的每個(gè)波長的量。當(dāng)需要快速分析光譜時(shí)，通常使用光譜儀，因?yàn)闊o需在檢測器上掃描不同波長，從而節(jié)省了時(shí)間。

圖2：平面光柵光譜儀(頂部)和凹光柵光譜儀(底部)都使用固定光柵將入射波長分離到探測器陣列上的不同像素中

激光調(diào)諧

有幾種不同的方式可以使用衍射光柵來調(diào)諧激光器的光譜輸出或縮小輸出波段。光柵可以旋轉(zhuǎn)，使激光輸出僅為特定的衍射級，光柵可以在反射鏡旋轉(zhuǎn)以過濾輸出波段時(shí)保持靜止，光柵可以取代激光器中的反射鏡，使輸出波段變窄(圖3)。

圖3：這三種設(shè)置顯示了光柵用于調(diào)諧激光器輸出波長或縮小輸出波長范圍的不同方式

激光脈沖壓縮、拉伸和放大

脈沖持續(xù)時(shí)間短的激光脈沖，如超快激光脈沖，通常具有高峰值功率，會損壞敏感的光學(xué)涂層和組件。為了避免這種情況，有時(shí)使用一對衍射光柵來拉伸脈沖，增加其脈沖持續(xù)時(shí)間并降低其峰值功率。然后，這個(gè)拉伸的脈沖可以通過光學(xué)放大器，并在不損壞任何光學(xué)組件的情況下增加其功率。反向配置中的另一個(gè)光柵對可以在放大器之后壓縮脈沖持續(xù)時(shí)間，從而在目標(biāo)處產(chǎn)生短的高功率脈沖(圖4)。

圖4：光柵可用于脈沖激光系統(tǒng)，既可增加脈沖持續(xù)時(shí)間以防止系統(tǒng)中激光引起的損傷，也可減少脈沖持續(xù)時(shí)間，以在目標(biāo)處產(chǎn)生高功率脈沖

審核編輯 黃宇