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Spectrogon光柵應(yīng)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(yīng)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(kuò)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(dāng)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(kuò)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(yuǎn)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(dāng)短激光脈沖通過光纖傳輸時,，由于非線性效應(yīng)（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(dǎo)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(jìn)更長的光程,，并且在光柵對之后它們同時到達(dá),。 光柵對不僅補(bǔ)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(dá)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(yīng)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(dá)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(qiáng)烈非線性效應(yīng)，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(jìn)了不同的距離,。

平行排列的光柵對將引入負(fù)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(fù)雜的布置,。需在光柵之間插入無焦透鏡系統(tǒng)（望遠(yuǎn)鏡）。望遠(yuǎn)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(jī)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(zhǔn)直器,，色散元件，聚焦光學(xué)器件,，有時還包括出口狹縫。 進(jìn)入入口狹縫的輻射由準(zhǔn)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(yīng)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(shè)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(qiáng)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(qiáng)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(xué)表面都具有高質(zhì)量,。當(dāng)非常靠近強(qiáng)光譜線工作時，光學(xué)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(dāng)大的雜散光,。 Spectrogon低雜散光柵在高光學(xué)質(zhì)量的基板上制造,，并且這種光柵實際上對光學(xué)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(qiáng)幾個數(shù)量級,。

吸收光譜

吸收光譜是另一種應(yīng)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,。