Применение дифракции: Применение дифракционных оптических элементов в преобразовании распределения интенсивности лазерного пучка

Применение дифракционных оптических элементов в преобразовании распределения интенсивности лазерного пучка

Дифракционный оптический элемент позволяет управлять фазой электромагнитной волны, проходящей через него. Так, с помощью определенного дифракционного рисунка можно получить на выходе распределение интенсивности излучения любой формы. В разработке таких дифракционных элементов преуспевает компания Holo/Or.

Дифракционная оптика становится полноценным многофункциональным научным решением и имеет множество преимуществ: высокую эффективность и точность передачи излучения, компактность, небольшой вес.

Дифракционные устройства Holo/Or можно разделить по назначению на две группы: светоделители и формирователи профиля интенсивности пучка. Оптические светоделители используются для разделения одиночного лазерного пучка на несколько, каждый из которых имеет те же характеристики, что и исходный луч, за исключением мощности и угла распространения. Также с помощью светоделителей можно наблюдать специфические распределения интенсивности на экране: концентрические окружности, гексагональные решетки и др.

Рисунок 1. Различные точечные распределения интенсивности

Рисунок 2. Результаты преобразования профиля интенсивности различными дифракционными устройствами

Формирователя профиля интенсивности пучка используются для преобразования гауссова распределения интенсивности в равномерное распределение круглой, прямоугольной, квадратной или другой формы с отчетливой границей. Пятно с равномерным распределением интенсивности предотвращает чрезмерное или недоэкспонирование определенных областей, что важно, в частности, при лазерной абляции. К формирователям профиля интенсивности относятс гомогенизаторы, цилиндры, вихревые линзы (спиральные фазовые пластины) и дифракционные аксиконы.

Лазерная абляция с применением дифракционной оптики

С развитием лазерной обработки материалов заметно возросла потребность в разработке новых лазерных систем для промышленных целей, поэтому многие традиционные технологии были заменены лазерными аддитивными системами с применением дифракционных оптических элементов: гомогенизаторов, светоделителей, аксиконов и т. д. Рассмотрим преимущества использования некоторых их них.

Светоделитель

Коллимированный входной пучок падает на светоделительную пластину, преломляется на периодической структуре и расщепляется на несколько пучков, распространяющихся под углом. Этот угол разделения определяется при производстве элемента с учетом требований заказчика (рис. 3). Ошибка не превышает 0,03 мрад.

Рисунок 3. Дифракционный светоделитель. EFL – эффективное фокусное расстояние, m – порядок дифракции, θ_s – угол разделения, d – расстояние между двумя точками фокуса, θ_f  – полный угол, D – длина массива.

Светоделители используются в лазерной обработке материалов (лазерной абляции, перфорации, сверлении, сварке), эстетических процедурах (косметическая шлифовка), научных исследованиях: двухфотонной флуоресцентной микроскопии, когерентном объединении волн и др.

Рисунок 4. Распространение дифрагированного излучения в среде

Формирователь профиля интенсивности пучка

Дифракционные формирователи профиля интенсивности пучка – это фазовые пластины, преобразующие входное гауссово распределение интенсивности в пятно с однородным распределением на определенном рабочем расстоянии. Каждый формирователь профиля интенсивности разрабатывается в соответствии с параметрами оптической системы: длиной волны источника, диаметром входного пучка, рабочим расстоянием.

Рисунок 5. Дифракционный формирователь профиля интенсивности, d – размер пятная на экране, EFL – эффективное фокусное расстояние

Формирователь профиля интенсивности типа «Top-Hat»

Формирователь профиля интенсивности типа «top-hat» используется для преобразования распределения интенсивности, близкого к гауссову, в равномерное. Пятно света на экране может быть любой симметричной формы: круглой, прямоугольной, квадратной. Для наилучших результатов следует использовать одномодовый лазерный источник, фактор пучка М2 не должен превышать 1.3.

Рисунок 6. Распределение интенсивности типа «Top-hat»

Равномерное распределение интенсивности пятна, формируемое в устройстве, обеспечивает ровную обработку поверхности, предотвращая пере- или недоэкспонирование определенных областей. Кроме того, пятно характеризуется резкой переходной областью, которая позволяет четко разделять обработанные и необработанные участки.

Через формирователь проходит более 95% энергии излучения, выходной пучок имеет высокую однородность, явную границу. Устройство имеет высокий порог повреждения, что позволяет использовать его с лазерами большой мощности.

Гомогенизатор лазерного излучения

Оптический дифракционный гомогенизатор преобразует одномодовое или многомодовое входное излучение в выходной пучок с однородной интенсивностью. Край пятна четко определен.

Гомогенизатор рассеивает падающий пучок в квазислучайных направлениях, таким образом достигается однородность светового пятна. Наилучший результат достигается в пучках, обладающих высоким фактором М2.

Гомогенизаторы в основном применяются в лазерной обработке материалов – сварке, пайке и т.д.

Рисунок 7. Гомогенизатор пучка

Спиральные фазовые пластины

Спиральные фазовые пластины, также известные как «вихревые линзы» формируют вихревые пучки. Это уникальный оптический элемент, ступенчатая структура которого нанесена на поверхность в форме спирали. С помощью вихревых линз можно управлять фазой излучения.

Рисунок 8. Вихревая линза

Как правило, глубина травления периодической структуры имеет тот же порядок величины, что и расчетная длина волны. Каждая фазовая пластинка изготавливается для определенной длины волны. Для создания вихревого оптического пучка требуется коллимированное одномодовое (TEM00) излучение, которое будет преобразовано в осесимметричную моду излучения TEM01. Вихревые линзы передают более 90% излучения и имеют низкий порог повреждения. Есть чувствительность к перемещению и вращению элемента.

Основные применения вихревых линз: лазерная абляция, сварка, системы оптической связи, STED-микроскопия, оптические ловушки и др.

Компания Holo/Or основана в 1989 году. Специализация предприятия – дифракционные оптические элементы и микрооптические элементы. За 30 лет работы в индустрии Holo/Or накопила значительный опыт в моделировании и производстве прецизионных дифракционных компонентов.

 

©Holo/Or
 

Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по продукции Holo/Or на территории РФ

что это такое и где применяется, что может служить примером

Содержание:

• Что такое дифракция света
  • Где применяется, принцип Гюйгенса – Френеля
• Условия для возникновения дифракции
  • Где можно наблюдать в природных условиях
• Что такое дифракционная решетка
• Связь дифракции и разрешающей способности оптических приборов

Содержание

• Что такое дифракция света
  • Где применяется, принцип Гюйгенса – Френеля
• Условия для возникновения дифракции
  • Где можно наблюдать в природных условиях
• Что такое дифракционная решетка
• Связь дифракции и разрешающей способности оптических приборов

Что такое дифракция света

Дифракция света — явление, которое проявляет себя как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн. Она представляет собой универсальное волновое явление и характеризуется одними и теми же законами при наблюдении волновых полей разной природы. 

Изначально под ней подразумевалось преломление световой волной препятствия. Однако сегодня данное толкование считается частичным. С более подробным изучением передвижения волны света под дифракцией стали подразумеваться разнообразные формы распространения света в неоднородной среде. Это может быть, как огибание препятствия, так и преломление волны из-за него. Кроме того, свет может переходить от точки к точке постепенно. Это образует криволинейный волновой пучок, что связано не с дифракцией, а с геометрической оптикой.

Таким образом, в волновой теории под дифракцией понимается любое отклонение от норм геометрической оптики. Суть процесса заключается в том, что свет при входе в геометрическую тень огибает препятствие.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Где применяется, принцип Гюйгенса – Френеля

Впервые процесс распространения света был подробно представлен в работах Гюйгенса.

Принцип Гюйгенса заключается в следующем: все, что находится по близости распространения света, является причиной появления новых сферических волн. Сформированные волны рассеиваются от встретившейся точки во всех направлениях, как от излучаемого свет центра. В результате этого происходит их наложение друг на друга.

Теория Гюйгенса была дополнена Френелем. Ученый доказал, что полученная от столкновения с препятствием волна является реальной. В комплексе они интерферируют, то есть взаимодействуют друг с другом. От этого становятся сильнее, что позволяет им распространяться не только вперед, но и назад. Во время движения назад происходит контакт с первоисточником. В результате чего начинается угасание всех световых волн.

Примечание

Получается, что вторичные волны усиливаются при направлении вперед, а в местах ослабления будут заметны темные участки пространства.

В подобных случаях очевидно появление дифракции на отверстии, поскольку волна огибает его края по направлению к области геометрической тени. Это объясняется тем, что отверстие вырезает светящийся диск, соразмерный его диаметру. Дальнейшее световое поле — это процесс взаимодействия волны вторичных источников, полученных на диске отверстия. В результате этого ход лучей искривляется, поскольку искривленная волна рассеивается в разных направлениях, что не совпадает с первоначальным движением.

Качество волны света, возникшей от разных точек, зависит от фазы и угла отклонения лучей. Это приводит к чередованию максимумов и минимумов.

Каждый элемент волнового фронта можно рассматривать как центр вторичного возмущения, порождающего вторичные сферические волны. А результирующее световое поле в каждой точке пространства будет определяться интерференцией этих волн.

Условия для возникновения дифракции

Главным условием для возникновения дифракции является наличие препятствия и первоисточника света.

Длина препятствия не должна быть больше длины волны. В противном случае волна просто рассеется или будет заметна только вблизи. Чтобы можно было заметить постоянную картину дифракции, волны должны быть от разных источников. Этого добиться несложно: достаточно иметь один источник света и несколько препятствий. Когда волна попадает на препятствие, она становится новым световым источником. В результате данного взаимодействия световых волн от разных препятствий можно получить устойчивую дифракционную картину.

Таким образом, для возникновения дифракции длина световой волны должна быть соразмерна длине препятствия. Если размеры препятствия больше длины волны, то образуется тень, поскольку волны за нее не проникают. Если размер препятствия слишком мал, то свет с ним не взаимодействует. Чем меньше отверстие препятствия, тем быстрее световая волна расходится в стороны.

Получается, что дифракционное изображение напрямую связано с геометрическими особенностями препятствия.

Где можно наблюдать в природных условиях

Яркие примеры прохождения света через препятствие можно встретить в природе. Речь идет о случаях, когда облака прикрывают солнце или луну. Солнечный свет не может продолжить прямолинейное движение сквозь призму возникшего препятствия. В результате этого лучи преломляются и образуют дугу вокруг самого светила. Кроме того, в зависимости от структуры облака, свет может рассеиваться сквозь дождевые капли. Картина преломления при этом будет представлена разноцветным сиянием.

Радуга на небе или блики масляного пятна на воде также являются примером преломления световой волной препятствия в природных условиях.

Если смотреть на пылающее пламя сквозь запотевшее окно, то можно заметить, как огонь начинает неестественно двигаться в разных направлениях. При этом он окружается разноцветным ореолом, что тоже объясняется световым преломлением препятствия.

Что такое дифракционная решетка

Сфера отклонения света от прямолинейного направления нашла свое применение в повседневной жизни. Примером тому служит светоотражение на CD или DVD дисках. На первый взгляд отражение напоминает радугу. Но при более подробном изучении становится очевидным, что характеристика данного светоотражения имеет достаточно сложную структуру. На диск наносятся на одинаковом расстоянии друг от друга дорожки. Это создает совокупность щелей. При попадании на них света происходит дифракция. Она становится причиной появления

световой радуги.

Дифракционная решетка — это совокупность многочисленных щелей и расстояний между ними.

Изображение на решетке является взаимодействием волн света, которые произошли от всех имеющихся щелей одновременно. В физике этот процесс называется многолучевой интерференцией.

Наиболее сложным образцом световой дифракции считается

голограмма на кредитных картах. Это связано с наличием на ней дифракционной решетки более сложного вида. В центре голограммы имеется яркое световое кольцо. При попадании на него света можно получить отражение в виде луны или солнца. Это обусловлено игрой света и тени: при попадании света голограммы на тень от пластика образуется некая световая волна.

Связь дифракции и разрешающей способности оптических приборов

Дифракция света считается ограничителем разрешения для оптических приборов: телескопа, микроскопа. В том числе и для человеческого глаза.

Размер препятствий должен быть намного больше длины волны света. Кроме того, рассматривается преломление световой волны препятствия на круглом отверстии.

Пример

В качестве примера возьмем 2 звезды на небе. Звездный свет попадает в глаз через зрачок. Таким образом, на сетчатке глаза обе звезды сформируют 2 картины. Они представлены двумя центральными максимумами. Если свет будет падать под определенным углом, то звезды сольются в одну звезду.

Получается, что разрешение можно увеличить или уменьшить, если изменить диаметр объектива или сократить длину волны.

Принцип увеличения используют в телескопах, что позволяет уменьшению рассматриваемого объекта до удобных для рассматривания размеров. Уменьшение объектива используют в изготовлении микроскопов. Это позволяет увеличить маленький элемент до удобных для рассматривания размеров.

Насколько полезной была для вас статья?

Рейтинг: 4.20 (Голосов: 10)

Выделите текст и нажмите одновременно клавиши «Ctrl» и «Enter»

Поиск по содержимому

8 Применение и примеры дифракции в реальной жизни – Студент Баба

Что ж, все мы любим радугу после дождя, все мы знаем, что свет играет ключевую роль в формировании радуги и в свете есть много вещей, о которых вы, возможно, не знаете. известно, и одним из таких явлений является дифракция. Это простое явление, но все же важное.

Возможно, вы видели некоторые из реальных примеров дифракции в своей жизни, но из-за отсутствия надлежащих знаний о них вы, возможно, не смогли их распознать.

Примеры и применение дифракции в реальной жизни: 

1. Компакт-диск, отражающий цвета радуги
2. Голограммы
3. Солнце кажется красным во время заката
4. Из тени объекта
5. Преломление света по углам двери
6. Спектрометр
7. Рентгеновская дифракция
8. Для разделения белого света

Чтобы знать, как происходит дифракция, читайте в приведенных выше примерах.

Содержание

Прежде чем понять, как происходит дифракция в реальных примерах, давайте сначала узнаем о дифракции.

Что такое дифракция?

Огни ведут себя как волны. Если световые волны сталкиваются с препятствиями или щелью с небольшим зазором, волны начинают распространяться из этого зазора. Этот зазор или дифрагирующая апертура становится вторичным источником распространяющейся волны.

Щель в препятствиях ведет себя как вторичный источник волны, потому что свет огибает угол или препятствие, и это явление волны называется дифракцией.

Явления дифракции описываются из принципа Гюйгенса-Френеля. Согласно этому принципу каждая точка волны ведет себя как источник.

Возможно, вы слышали об интерференции, и это похоже на дифракцию, но подождите, не путайте их обоих.

Дифракция и интерференция тесно связаны, но оба они не имеют точного значения. Дифракция, как правило, используется, когда имеется много источников волн, а интерференция используется, когда рассматривается только несколько источников волн.

Этот эффект также возникает, когда световые волны проходят через среду с другим показателем преломления . Все виды волн, такие как волны воды, гравитационные волны и электромагнитные волны, все волны спектра, такие как радиоволны, рентгеновские лучи, гамма-лучи и т. д.

Теперь вы знаете о дифракции и давайте познакомимся с некоторыми реальными примерами и применением дифракции.

Примеры и применения дифракции:

Много раз вы, возможно, видели дифракцию в своей жизни, но проблема в том, что мы можем не замечать эти маленькие вещи, которые создаются из-за некоторых из самых интересных явлений науки, а дифракция является одним из их.

1. CD, отражающий цвета радуги:

Итак, почти все вы видели радугу в дождливые дни. Итак, радуга образуется из-за того, что капли воды в атмосфере разделяют белый свет на разные цвета радуги. Компакт-диск (CD) также напоминает такие же цвета, если смотреть под разными углами.

Записанные на CD данные хранятся в микроскопических ямках разной длины, несущих информацию на CD. Эти ямы располагаются в ряд одинаковой ширины и на равном расстоянии. Это формирует дифракционную решетку на поверхности зеркала компакт-диска.

P.s. – Микроскопические ямки означают, что данные на компакт-диске хранятся в двоичном формате (1 или 0) внутри компакт-диска.

2. Голограммы:

Итак, что приходит вам в голову, когда вы слышите слово «голограмма», это звучит круто для меня, и это явление довольно крутое. Проекция голограммы также является примером дифракции, и вы, возможно, видели ее. Итак, давайте разберемся в соотношении между дифракцией и голограммы.

Теперь вам может быть интересно, как дифракция связана с проекцией голограмм?

Ну, голограммы — это в основном устойчивые фотографии света, но свет распространяется с очень высокой скоростью, и поэтому почти невозможно щелкнуть по устойчивой фотографии света в голограмме.

Вы все знаете, что всякий раз, когда вы пытаетесь щелкнуть фотографию с помощью своего смартфона, если вы находитесь в движении во время фотосессии, изображение будет размытым, потому что камера не может щелкнуть устойчивую фотографию, когда вы двигаетесь.

В данном случае речь идет о свете, который движется со скоростью 299 792 458 м/с. Так что почти невозможно щелкнуть фотографию света, но подождите, мы все видели голограммы, и, как мы обсуждали ранее, голограммы — это устойчивые трехмерные фотографии света.

Итак, вот явление дифракции, которое используется для создания голограмм. Вы все знаете, что когда мы бросаем камень в стоячую воду, это вызывает волнение в воде, и она образует волны. Теперь представьте, что если вы бросите два камня, они создадут две разные волны, пересекающие путь друг друга. Эта волна называется интерференционная волна. Так что же такого особенного в этой интерференционной волне?

Ну, когда эти волны пересекают путь друг друга, они создают s касательную волну. Эта стоячая волна может стоять на месте и поэтому ее можно фотографировать.

Поскольку свет распространяется в форме волны, мы можем использовать две разные световые волны и создать стоячую волну, которую можно сфотографировать. Это то, что мы назвали голограммой.

3. Солнце кажется красным во время заката:

Это факт, что мы все видели закат и рассвет, но задумывались ли вы когда-нибудь об этом? Красноватый оттенок солнца во время заката или восхода солнца обусловлен дифракцией.

Ну, я думаю, никто из вас не знает, что красноватый оттенок заката связан с дифракцией, хотя вы все видели закат и восход солнца почти каждый день, если только вы не ленивы, как я, который просыпается днем ​​🙂

Куда ведет дифракция место на закате? W элл, солнце кажется красным, потому что свет дифрагирует из-за частиц пыли в атмосфере.

Дифракция закатного света сквозь деревья

Итак, как вы можете видеть на изображении, свет от заката имеет красноватый оттенок. Здесь следует отметить, что свет, проходящий через солнце, также является примером дифракции, потому что деревья действуют как препятствия на пути солнечных волн.

4. Из тени объекта:

Свет сквозь тень объекта также является реальным примером дифракции. Вы все видели, когда за объектом находится яркий свет. Наш объект кажется тенью, и это пример дифракции. Подобные сцены я видел в основном в фильмах, особенно в фильмах ужасов.

Здесь какой бы объект мы ни говорили, он действует как препятствие для световой волны, и поэтому световые волны изгибаются по краям объекта. Это причина того, что наш объект выглядит черным.

Свет сзади преломляется, потому что объект действует как препятствие на пути световых волн.

5. Преломление света в углах двери:

Когда вы выключаете свет в своей комнате в своем доме, а свет горит в другой комнате. Вы определенно заметили, как в вашу темную комнату проникает свет, но что, если мы закроем или слегка пригнем дверь комнаты?

Ну, даже после этого свет может проникнуть в вашу комнату, потому что дверь не может полностью закрыть вас, в двери есть щель, через которую свет может проникнуть внутрь комнаты. Это также один из повседневных примеров дифракции.

Дверь здесь играет роль препятствия на пути световой волны и световые волны могут проникать в комнату через щели в двери. Эти промежутки действуют как вторичные источники световой волны, как описано в принципе Гюйгенса.

6. Спектрометр:

Итак, все волны распространяются и имеют спектр. То же самое относится и к световым волнам, а спектрометр — это инструмент, используемый в спектроскопии, как следует из названия. Этот прибор помогает в анализе световой волны определенного спектра. Благодаря изучению и наблюдению за этим мы можем провести подробный анализ материала, поэтому он также используется для идентификации другого материала.

P.s. Спектроскопия используется в астрономии для определения элемента, из которого состоит звезда.

В спектроскопии дифракция света помогает точно измерить длину волны света. Измеряя длину волны света от звезд с помощью дифракционной решетки, астрономы могут сказать, из каких элементов состоит звезда.

7. Дифракция рентгеновских лучей:

Итак, как мы все знаем, рентгеновские лучи — это электромагнитные волны, и эта волна имеет очень полезное применение: от рентгеновских снимков человеческого тела, чтобы найти небольшие дефекты костей до найти структуру материала.

Рентгеновская дифракция используется для определения структуры кристаллических материалов. Этот метод основан на принципе двойной природы рентгеновского излучения.

Главной задачей рентгеновской дифракции является идентификация и характеристика соединений на основе их дифракционной картины.

8. Для разделения белого света:

Мы все видели образование радуги после дождливого дня, потому что белый свет от солнца отделяется из-за капель воды, которые образуют радугу из семи цветов, и это явление Разделение белого света можно осуществить и с помощью градиента дифракции.

P.s.:- Разделение света можно осуществить и с помощью стеклянной призмы.

Градиент дифракции разделяет белый свет на разные цвета, когда свет проходит через множество тонких щелей решетки. Так происходит разделение белого света с помощью дифракции.

Дифракционные решетки для спектрометрии | Rainbow Symphony

Дифракция — это изгиб волны, когда она проходит за угол или через отверстие. Это явление лучше всего наблюдать с помощью призменного эксперимента или двухщелевого эксперимента Юнга. В эксперименте с призмой белый свет проходит через призму и просматривается на белом экране, когда он выходит из призмы.

На белом экране вы увидите множество цветов, поскольку каждая длина волны в видимом спектре изгибается в разной степени, эффективно разделяя белый свет на составляющие его цвета. Эксперимент Янга с двойной щелью демонстрирует тот же принцип, пропуская свет через маленькую щель и наблюдая свет на экране, когда он выходит с другой стороны.

Открытие дифракции света имело монументальное значение для оптической физики, поскольку оно доказало корпускулярно-волновой дуализм света. То есть было доказано, что свет проявляет свойства как волн, так и частиц. В этом блоге мы рассказываем о применении дифракционных решеток для инструментов спектрометрии в современных технологиях.

Что такое дифракционная решетка?

Разработанные в ходе эксперимента Юнга с двумя щелями, дифракционные решетки являются предпочтительным методом рассеяния света во многих спектрометрах. Дифракционная решетка — это устройство, которое расщепляет электромагнитное излучение на составляющие его длины волн. В двух словах, дифракционная решетка состоит из щелей различной ширины, соответствующих длинам волн различных цветов видимого спектра. Когда белый свет падает на решетку, составляющие его цвета разделяются, поскольку они преломляются через щель, которая соответствует их соответствующим длинам волн.

Несмотря на то, что дифракционные решетки для приборов спектрометрии представляют собой довольно простые устройства, они прочно вошли в современную спектрометрию и сформировали технологию нашей жизни.

Спектрометрия

Открытие дифракции положило начало научной области спектроскопии, изучению взаимодействия материи и электромагнитного излучения. С тех пор дифракционные решетки внесли значительный вклад в современную науку и включены во многие распространенные инструменты спектрометрии, включая спектрофотометры и монохроматоры. Обычно они предпочтительнее призм, потому что они не поглощают ультрафиолетовое или инфракрасное излучение.

Типы дифракционных решеток и связанные с ними спектрометрические инструменты

В целом существует четыре типа дифракционных решеток: линейчатые решетки, голографические решетки, решетки пропускания и решетки отражения.

Линейчатые решетки

Линейчатые решетки создаются путем физического травления нескольких параллельных канавок на отражающей поверхности. Приложения, требующие узкой длины волны, такие как спектрометры и монохроматоры, часто выигрывают от линейчатой ​​решетки, сверкающей на этой конкретной длине волны. Общие приложения для линейчатых решеток:

• Fluorescence Excitation
• Telecommunications
• Analytical Chemistry
• Life Sciences
• Physics
• Space Sciences
• Education

Note: The wavelength of electromagnetic radiation that yields the greatest absolute efficiency of the ruled diffraction grating is referred to как длина волны пламени.

Голографические решетки

Голографические решетки создаются с использованием фотолитографического процесса для создания интерференционной картины между двумя УФ-лучами, создавая синусоидальное изменение показателя преломления в куске оптического стекла. Как правило, линейчатые дифракционные решетки легче и дешевле голографических решеток, но они дают больше рассеянного света. С другой стороны, голографические дифракционные решетки лучше справляются с рассеянным светом, но, как правило, имеют более низкую эффективность.

Передающие решетки

Одним из популярных видов решеток является пропускающая решетка. Этот тип решетки создается путем царапания или травления прозрачной подложки с повторяющейся параллельной структурой. В пропускающей дифракционной решетке свет проходит через материал, на котором решетка выгравирована.

Пропускающие решетки особенно полезны в приложениях с фиксированными решетками, таких как спектрографы.

Пропускающие решетки имеют относительно низкую поляризационную чувствительность по сравнению с отражающими решетками, поскольку падающий свет не отражается зеркальным покрытием. Пропускающие решетки особенно эффективны в компактных линейных конфигурациях, поскольку свет проходит через решетки. Пропускающие решетки отлично подходят для монохроматоров и спектрометров.

Решетки отражения

Решетка отражения традиционно изготавливается путем нанесения металлического покрытия на оптику и нанесения параллельных канавок на поверхность. Отражающие решетки также обычно изготавливаются путем воспроизведения версии эталонной дифракционной решетки с использованием эпоксидной смолы и / или пластика. Во всех случаях свет отражается от линейчатой ​​поверхности под разными углами, соответствующими разным порядкам и длинам волн.

Как видно из их описания, четыре перечисленных типа дифракционных решеток не обязательно являются взаимоисключающими, и дифракционные решетки могут включать в себя компоненты нескольких различных типов.

Дифракционные решетки для спектрометрии

Дифракционные решетки широко используются в монохроматорах, спектрометрах, лазерах, устройствах мультиплексирования с разделением по длине волны, устройствах сжатия оптических импульсов и многих других оптических приборах. Компакт-диски и DVD-диски являются хорошими, легко наблюдаемыми примерами дифракционных решеток. Отражение солнечного света от компакт-диска или DVD-диска на белую стену даст свет разных цветов, т. е. с разными длинами волн видимого спектра.

Спектрометры

Пожалуй, самое элементарное применение дифракционных решеток для приборов спектрометрии. Спектрометры используются для разделения белого света на составляющие его длины волн.

Монохроматоры

В каком-то смысле монохроматоры представляют собой обратную сторону спектрометров. В то время как спектрометры разделяют белый свет на все составляющие его цвета, монохроматоры — это устройства, используемые для фильтрации всего, кроме узкой полосы электромагнитной энергии. Это конкретное применение дифракционных решеток для инструментов спектрометрии очень полезно, когда необходим настраиваемый монохроматический свет.

Лазеры

Дифракционные решетки часто используются в лазерах для настройки длины волны. То есть калибровка лазера для излучения определенной длины волны электромагнитного излучения.

Оптическая связь

Голографические дифракционные решетки широко используются в оптических коммуникациях и промышленных измерениях в ближней инфракрасной области спектра, где необходимы высокая производительность и устойчивость к окружающей среде.