衍射光柵

　　光電系的同學們對衍射光柵應該不陌生，例如在光通信行業中，光柵波導負責將不同波長的光耦合進入光纖，隨著技術的進步，光柵可以直接刻在光纖斷面上。而在增強現實（Augmented Reality，簡稱AR）領域，衍射光柵又有了新的應用——光波導，利用光柵衍射原理達到了傳播圖像，耦入眼睛的目的。為了研究光波導成像的原理，Emily專門收集了一些光柵的知識和大家分享，以下enjoy：

　　01定義

　　光柵是能夠對入射光波的振幅或位相進行空間周期調制，或對振幅和位相同時進行空間周期調制的光學元件。光柵按照不同的方式可以分為如下類型：

　　按調制方式不同可分為：

　　振幅型

　　位相型

　　按工作方式不同可分為：

　　透射型

　　反射型

　　按工作表面不同可分為：

　　平面型

　　凹面型

　　按制作方法不同可分為：

　　機制光柵

　　復制光柵

　　全息光柵

　　光柵的夫瑯和費衍射圖樣被稱作光柵光譜，光柵的主要作用是分光。

　　02光柵的分光性能

　　光柵方程

　　決定光柵各級干涉主極大位置的數學表達式如下，當光正入射是可表示為：

　　這是著名的光柵方程（Grating Equation），即布拉格衍射條件（Bragg diffraction condition）

　　d為光柵常數，λ為衍射角，λ為自由空間波長，m值定義為光波衍射級次，m=0對應于0級衍射光波，m=+/-1對應于+/-1級，以此類推。

　　當平行光束以入射角i入射時，光柵方程表示為：

　　在考察與入射光同側衍射光譜時，上式取正號

　　在考察與入射光異側衍射光譜時，上式取負號

　　如果上圖中的光柵處于折射率為n的介質中，即入射和衍射光束都處于相同折射率n的介質中，則光柵方程中的波長應表示為λ/n,光柵方程演變為：

　　光柵的色散

　　用角色散或線色散表示。相差單位波長的兩條譜線通過光柵分開的角度為角色散，由光柵方程微分可得：

　　03其他典型光柵

　　閃耀光柵

　　通過設置刻槽面和光柵面之間的夾角（閃耀角β），能夠將衍射中央極大和干涉零級主極大分開，將光能量從干涉零級主極大轉移并集中到某一級光譜上，實現該級光譜的閃耀。