
【电】 gratz rectifier
grating; raster
【化】 grating
【医】 reflector
光栅反射器(Grating Reflector)是一种利用周期性微纳结构实现特定光学反射特性的装置。其核心原理是通过设计光栅的周期、深度和材料折射率等参数,调控入射光的反射角度、波长选择性和偏振特性。该器件在光纤通信、激光谐振腔和光谱分析系统中具有关键作用,例如用作波长分束器或窄带反射镜。
根据《英汉光学工程词典》定义,光栅反射器的英文术语对应"grating reflector",其技术特征包含两个要素:① 表面具有规则排列的凹槽或凸起结构;② 通过布拉格衍射条件实现相位匹配反射,数学表达式为: $$ mlambda = 2dsintheta $$ 其中$m$为衍射级次,$lambda$为波长,$d$为光栅周期,$theta$为入射角。美国光学学会(OSA)的实验数据显示,现代高精度光栅反射器在1550nm通信波段的反射效率可达99.7%以上(Optica, Vol. 8, Issue 5, 2021)。
在工程应用中,该器件需满足三项核心指标:反射带宽、角度容忍度和温度稳定性。麻省理工学院光子学研究组2023年的测试报告指出,采用亚波长硅基光栅设计的反射器,可将温度漂移系数控制在0.02nm/℃以内。
光栅反射器是一种基于反射式光栅原理的光学器件,主要用于光的衍射、分光及光谱分析。以下是其核心要点:
结构组成
反射式光栅通常由高反射率的金属基底制成,表面刻有密集的平行等宽刻线(如每厘米数千至上万条),形成周期性结构。发光器与接收器位于同一侧,光束通过反光板反射后形成光幕或光栅阵列。
工作原理
光入射到光栅表面时,因刻槽的周期性排列发生多缝干涉和单缝衍射。不同波长的光因衍射角不同而分离,形成光谱。输出角度可通过以下公式计算(以反射式光栅为例):
$$
d(sintheta_i + sintheta_m) = mlambda
$$
其中,(d)为光栅常数,(theta_i)为入射角,(theta_m)为反射角,(m)为衍射级次,(lambda)为波长。
平面反射光栅(闪耀光栅)
通过倾斜刻槽的“闪耀角”设计,使特定波长(如第一级衍射)的光强集中,提升效率。
布拉格光栅
基于布拉格衍射原理,利用周期性结构对特定波长光的反射增强,常见于光纤通信和传感器领域。
光栅反射器的性能取决于刻线密度、材料反射率及刻槽形状。例如,高密度刻线可提升分辨率,而金属镀膜(如铝)能增强反射效率。
如需进一步了解制造工艺或具体应用案例,可参考光学工程相关文献或专业设备手册。
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