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机械刻划光栅工作原理与应用
资料介绍
机械刻划光栅是一种通过机械加工方式在基底材料表面刻制周期性沟槽结构的光学元件，广泛应用于光谱分析、光学通信、激光技术等领域。其工作原理基于光的衍射现象，当平行光照射到光栅表面时，不同波长的光会因衍射角差异而发生色散，从而实现对光信号的分光与分析。
一、基本结构与工作原理
1.1 结构组成
机械刻划光栅主要由基底、光栅沟槽和保护层三部分构成：
· 基底（Substrate）：通常采用光学玻璃、熔融石英或金属材料，要求具备高平面度、低热膨胀系数和良好的机械稳定性。
· 光栅沟槽（Grooves）：通过金刚石刻刀在基底表面刻制的周期性凹槽，其参数包括槽深（d，通常为100-1000nm）、槽间距（光栅常数a）和槽型（矩形、锯齿形或正弦形）。
· 保护层：部分光栅表面会镀制金属膜（如铝、金）或介质膜，用于增强反射率或保护沟槽结构。
1.2 衍射原理
根据光栅方程：a
= mλ，其中：
· θ为入射角，φ为衍射角，m为衍射级次（整数），λ为光波长。
· 当入射光波长变化时，衍射角φ随之改变，从而实现光的色散。
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