高等光学-06光栅理论[2]解析优秀PPT.ppt

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1、高等光学高等光学光栅理论光栅理论u正弦光栅正弦光栅u二元振幅光栅二元振幅光栅u二元位相光栅二元位相光栅u闪烁光栅闪烁光栅第六章第六章 光栅理论光栅理论内容提要内容提要光栅（衍射光栅）：任何一种衍射单元周期性重复排光栅（衍射光栅）：任何一种衍射单元周期性重复排列形成的阵列，能对入射光的振幅和相位或二者之一列形成的阵列，能对入射光的振幅和相位或二者之一产生空间调制，光栅的效果是衍射与干涉的混合作用产生空间调制，光栅的效果是衍射与干涉的混合作用光栅理论光栅理论正弦光栅的衍射特性正弦光栅的衍射特性将两束平行光的干涉条纹拍摄下将两束平行光的干涉条纹拍摄下来，其底片形成一块正弦光栅，来，其底片形成一块正弦

2、光栅，振幅透过率函数振幅透过率函数紧靠光栅后平面上的透射波前为紧靠光栅后平面上的透射波前为（t0=t1=1/2）透射场为振幅和传播方向不同透射场为振幅和传播方向不同的平面波，其衍射角的平面波，其衍射角正弦光栅的周期正弦光栅的周期d越小，空间频率越小，空间频率f越高，衍射角越高，衍射角 越大越大平面衍射波到了远场，彼此分别，达到分频的效果平面衍射波到了远场，彼此分别，达到分频的效果零级和零级和 1级衍射位置：级衍射位置：光强光强二元振幅光栅二元振幅光栅多缝衍射多缝衍射多缝衍射的分光原理多缝衍射的分光原理（2）微小位置）微小位置（1）主极大）主极大（3）主极大的半角宽度）主极大的半角宽度（4）缺级

3、现象）缺级现象二元振幅光栅二元振幅光栅多缝衍射分光原理多缝衍射分光原理衍射光栅既是空间频谱分析器，又是时间频谱分析器（色散元件）衍射光栅既是空间频谱分析器，又是时间频谱分析器（色散元件）第第m级主极大满足级主极大满足衍射特征：衍射特征：（1）全部波长的零级主极大无色散，）全部波长的零级主极大无色散，位置相互重合位置相互重合（2）不同波长的非零级主极大出现）不同波长的非零级主极大出现在不同的方位，彼此分开在不同的方位，彼此分开（3）级数高的谱线分得较开，但光）级数高的谱线分得较开，但光强较弱，还可能越级交叠强较弱，还可能越级交叠二元位相光栅二元位相光栅透过率透过率其它位相光栅其它位相光栅锯齿型锯

4、齿型阶梯型阶梯型闪烁光栅（闪烁光栅（Blazed grating）常为锯齿状金属槽面，将能量集中安排到所要利用的光谱常为锯齿状金属槽面，将能量集中安排到所要利用的光谱衍射特征衍射特征（1）闪烁角）闪烁角 B，m级闪级闪烁波长烁波长 mB（2）a d，光谱其它级，光谱其它级（包括零级）都几乎落（包括零级）都几乎落在单槽衍射的微小值上在单槽衍射的微小值上而形成缺级，而形成缺级，80%90%的光能集中在的光能集中在 mB光谱光谱的谱线上的谱线上应用：光栅光谱仪应用：光栅光谱仪光栅的主要性能光栅的主要性能1.色散率色散率1）m=0时时,d/d=02）m较小时较小时,d/dm/d=constant，光谱为线性，光谱为线性3）m较大时较大时,d/d 较大较大4）d/d 与刻痕的总数与刻痕的总数N无关，与无关，与1/d=f0（光栅频率）成正比（光栅频率）成正比2.线色散率线色散率u正弦光栅正弦光栅u二元振幅光栅二元振幅光栅u二元位相光栅二元位相光栅u闪烁光栅闪烁光栅本章内容总结本章内容总结