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反射式光栅-工作原理与参数
资料介绍
反射式光栅是一种利用光的反射和衍射原理工作的光学元件，广泛应用于光谱分析、光通信、精密测量等领域。它通过在基板表面刻制周期性的沟槽结构，使入射光在反射过程中发生衍射，从而实现对光的波长、强度等特性的调制与分离。
一、基本结构与工作原理
1. 结构组成
反射式光栅主要由基板和光栅刻线两部分构成：
· 基板：通常采用玻璃、金属或塑料等材料，要求表面平整且具有良好的机械强度。金属基板（如铝、金）因反射率高，常用于紫外至红外波段；玻璃基板则适用于需要高稳定性的场景。
· 光栅刻线：在基板表面通过机械刻划、全息曝光或电子束光刻等技术形成周期性排列的沟槽。刻线的间距（光栅常数d）、深度和截面形状（如锯齿形、矩形）直接影响光栅的衍射效率和色散特性。
2. 衍射原理
当平行光以入射角θ入射到反射光栅表面时，沟槽的反射面会将光反射至不同方向。根据光的波动理论，相邻沟槽反射光的光程差满足以下条件时会产生相长干涉：
d
=mλ
其中，φ为衍射角，m为衍射级次（整数，m=0, ±1, ±2,...），λ为光的波长。该公式称为光栅方程，是反射式光栅设计和应用的理论基础。
零级衍射（m=0）对应光的镜面反射方向，能量最强但不产生色散；正负级次衍射则将不同波长的光分离，形成光谱。
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