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Spectrogon光柵應用

激光波長調(diào)諧

全息光柵通常用于激光的波長調(diào)諧。 光柵作為激光腔內(nèi)的波長選擇性端鏡。 使用了兩種基本配置，Littrow配置和掠入射或Littman配置。

Spectrogon光柵應用

Littrow配置

安裝光柵使得所需波長的光沿入射光束衍射回來，并通過旋轉(zhuǎn)光柵掃描波長。 通常，使用腔內(nèi)消色差透鏡，其擴展激光束以填充光柵的相對大的區(qū)域。 零級衍射光束可用作輸出激光束; 然而，缺點是當光柵旋轉(zhuǎn)時光束將具有不同的方向。

掠入射Littman配置

光柵保持在90度附近的入射角度固定，并通過旋轉(zhuǎn)特殊調(diào)諧鏡來調(diào)諧波長。 不需要擴束透鏡，因此可以使用更小的光柵。 然而，大入射角意味著光柵的刻劃寬度必須遠大于刻線長度。

對于垂直于光柵線（TM偏振）偏振的光，掠入射的效率可能非常高，但對于TE偏振總是非常低。 因此，染料激光束將是平面偏振的。

激光脈沖壓縮

當短激光脈沖通過光纖傳輸時，由于非線性效應（自相位調(diào)制），脈沖將被拉伸或“啁啾”。光纖中的群速度色散會導致脈沖前沿更長 波長比高。 通過使用一對光柵，可以布置使長波長脈沖比短波長脈沖行進更長的光程，并且在光柵對之后它們同時到達。 光柵對不僅補償了光纖中的脈沖展寬，而且使脈沖比輸入時是更短。 可以實現(xiàn)高達90倍的壓縮。

啁啾脈沖放大

某些類型的鎖模激光器可以產(chǎn)生非常短的脈沖（100飛秒）。 對于許多應用，這些脈沖的峰值功率太低。 啁啾脈沖放大（CPA）技術(shù)可用于放大這種脈沖，以達到Terawatts的峰值功率。

放大器基本上是諧振器內(nèi)的激光晶體。 為了避免會破壞晶體的強烈非線性效應，輸入脈沖會及時拉伸，從而降低峰值功率。 然后放大該啁啾脈沖，并隨后壓縮以獲得持續(xù)性幾乎等于輸入脈沖的高功率脈沖。

拉伸和壓縮

拉伸和壓縮均利用光柵對，以減色散模式排列;這樣使得*光柵的角色散被第二光柵消除。入射在*光柵上的兩個不同波長的平行光束在離開第二光柵時仍然是平行的，但是它們已經(jīng)行進了不同的距離。

平行排列的光柵對將引入負群速度色散，即長波長的脈沖比短波脈沖晚到。

為了實現(xiàn)正色散延遲，需要更復雜的布置。需在光柵之間插入無焦透鏡系統(tǒng)（望遠鏡）。望遠鏡反轉(zhuǎn)了角度的符號，使得光束以與離開*光柵相同的角度撞擊第二光柵。

展寬器和壓縮機通常用于雙通道。優(yōu)點是雙重的：色散加倍，并且光束的所有波長分量出現(xiàn)共線，而不是如圖中所示的單次通過的線性平移。

光譜儀器

光譜儀器通常包括入口狹縫，準直器，色散元件，聚焦光學器件，有時還包括出口狹縫。 進入入口狹縫的輻射由準直器收集，通常是凹面鏡。

色散元件，在這種情況下即光柵，在取決于波長的方向上偏離輻射。 將分散的輻射聚焦到圖像平面上，并在那里形成光譜（入口狹縫的一系列單色圖像）。

單色器

在單色器中有一個出口狹縫，它傳輸一小部分光譜。 入口和出口狹縫是固定的，通過旋轉(zhuǎn)光柵掃描光譜。 因此，光柵在入射光和衍射光之間具有恒定的角度偏差。 大多數(shù)類型的單色器都是如此，例如Czerny-Turner，Ebert和Littrow類型。

光纖

全息光柵非常適合光纖應用。 通過使用高頻光柵，可以實現(xiàn)高效率，并且高角度色散使設計小型緊湊型儀器成為可能。

拉曼光譜和激光散射實驗

在激光散射研究中，對光柵的要求非常高，例如用于等離子體診斷的拉曼光譜和湯姆遜散射。樣品被激光照射，并且共振散射產(chǎn)生非常接近強激光線的弱光譜線。在拉曼光譜中，峰值僅具有10-12激光的強度，并且可以僅與激光線分開10cm-1。

通過使用具有長焦距的大型儀器實現(xiàn)必要的高分辨率，其中所有光學表面都具有高質(zhì)量。當非常靠近強光譜線工作時，光學系統(tǒng)的像差和孔徑光闌的夫瑯和費衍射可能產(chǎn)生相當大的雜散光。 Spectrogon低雜散光柵在高光學質(zhì)量的基板上制造，并且這種光柵實際上對光學像差沒有影響。雙光譜儀或三光譜儀經(jīng)常被用來減少雜散光。全息光柵是必要的，因為即使好的刻劃光柵也會產(chǎn)生重影，這些重影比要檢測的光譜峰值強幾個數(shù)量級。

吸收光譜

吸收光譜是另一種應用，其中全息光柵的低雜散光具有很大的優(yōu)勢。 雜散光水平與儀器的吸光度范圍直接相關(guān)，雜散光越少，可以測量吸光度值越高。

吸收光譜中的光源通常是寬帶光源，因此雜散光由連續(xù)的波長組成。 入射光的每個波長分量產(chǎn)生雜散光，并以實際波長為中心。

產(chǎn)生的雜散光是所有波長分量的總和。