
【電】 gratz rectifier
grating; raster
【化】 grating
【醫】 reflector
光栅反射器(Grating Reflector)是一種利用周期性微納結構實現特定光學反射特性的裝置。其核心原理是通過設計光栅的周期、深度和材料折射率等參數,調控入射光的反射角度、波長選擇性和偏振特性。該器件在光纖通信、激光諧振腔和光譜分析系統中具有關鍵作用,例如用作波長分束器或窄帶反射鏡。
根據《英漢光學工程詞典》定義,光栅反射器的英文術語對應"grating reflector",其技術特征包含兩個要素:① 表面具有規則排列的凹槽或凸起結構;② 通過布拉格衍射條件實現相位匹配反射,數學表達式為: $$ mlambda = 2dsintheta $$ 其中$m$為衍射級次,$lambda$為波長,$d$為光栅周期,$theta$為入射角。美國光學學會(OSA)的實驗數據顯示,現代高精度光栅反射器在1550nm通信波段的反射效率可達99.7%以上(Optica, Vol. 8, Issue 5, 2021)。
在工程應用中,該器件需滿足三項核心指标:反射帶寬、角度容忍度和溫度穩定性。麻省理工學院光子學研究組2023年的測試報告指出,采用亞波長矽基光栅設計的反射器,可将溫度漂移系數控制在0.02nm/℃以内。
光栅反射器是一種基于反射式光栅原理的光學器件,主要用于光的衍射、分光及光譜分析。以下是其核心要點:
結構組成
反射式光栅通常由高反射率的金屬基底制成,表面刻有密集的平行等寬刻線(如每厘米數千至上萬條),形成周期性結構。發光器與接收器位于同一側,光束通過反光闆反射後形成光幕或光栅陣列。
工作原理
光入射到光栅表面時,因刻槽的周期性排列發生多縫幹涉和單縫衍射。不同波長的光因衍射角不同而分離,形成光譜。輸出角度可通過以下公式計算(以反射式光栅為例):
$$
d(sintheta_i + sintheta_m) = mlambda
$$
其中,(d)為光栅常數,(theta_i)為入射角,(theta_m)為反射角,(m)為衍射級次,(lambda)為波長。
平面反射光栅(閃耀光栅)
通過傾斜刻槽的“閃耀角”設計,使特定波長(如第一級衍射)的光強集中,提升效率。
布拉格光栅
基于布拉格衍射原理,利用周期性結構對特定波長光的反射增強,常見于光纖通信和傳感器領域。
光栅反射器的性能取決于刻線密度、材料反射率及刻槽形狀。例如,高密度刻線可提升分辨率,而金屬鍍膜(如鋁)能增強反射效率。
如需進一步了解制造工藝或具體應用案例,可參考光學工程相關文獻或專業設備手冊。
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