衍射光栅

1.双波长透镜双波长透镜组的主要功能为将两个不同波长的入射光聚焦到相同的焦点上，如下图所示，采用常规的硒化锌材料透镜，将CO2激光以及HeNe激光的聚焦点整合到一起。示意图：选型表：型号波长（nm）输入孔径 1/e2（mm）工作距离（mm）直径（mm）材料镀膜DW-201-A-Y-A10600, 6334~1212515ZnSe防反射多层膜DW-202-A-Y-A10600, 6334~122019ZnSe防反射多层膜 2.平顶光束整形衍射平顶光束整形元件用于将一个高斯入射光变为强度均匀的平顶光束，具有很锐利的边缘，可以是圆形或方形。主要的应用包括激光烧蚀、激光焊接、激光打孔、激光显示器、激光医学及激光医疗等。示意图:相关参数： 区域内光束能量 (1/e² )光斑均匀性工作距离（mm）输入光束直径（mm）波长（nm）整形后光斑尺寸 下限 75%± 0.5%250.826615 &mu m 上限 75~98%± 20%Infinity25 mm10600100× 100mm选型表：型号波长（nm）直径（mm）输出孔径1/e2（mm）工作距离（mm）像尺寸1/e2光斑形状材料TH-205-A-Y-A1060025.441001.5mmRoundZnSeTH-003-A-Y-A1060012.73.742.5300× 100 µ mLineZnSeTH-215-I-Y-A106425.46infinity1mRadRoundFused SilicaTH-013-I-Y-A106425.47infinity1× 1degreeSquareFused SilicaTH-016-K-Y-A98025.47infinity0.9× 0.9degSquareFused SilicaTH-033-X-Y-A80025.46200.293 mmRoundFused SilicaTH-032-Q-Y-A53225.410.92002 mm @FWHMRoundFused SilicaTH-036-Q-Y-A53225.43.599.5200× 200 µ mSquareFused SilicaTH-209-U-Y-A35525.49x6200100 µ mRoundFused SilicaTH-217-U-Y-A35512.72100100× 100 µ mSquareFused SilicaTH-044-V-Y-A33720849.39520 µ mRoundFused SilicaTH-051-W-Y-A26625.454215 µ mRoundFused Silica 3.衍射校正聚焦镜常规的平凸透镜会产生不同位置的入射光焦点不一的问题。采用衍射校正透镜，是在常规平凸透镜的平面端刻蚀像差校正的衍射微结构，从而达到整个入射光的焦点归一，提高激光效率。示意图： 普通聚焦镜 衍射矫正聚焦镜选型表（部分）:型号波长（&mu m）有效焦距（英寸）直径（英寸） SE-1511 10.61.51.1 SE-2511 10.62.51.1 SE-2515 10.62.51.5

Thorlabs提供三种反射光栅:刻线光栅刻线光栅由于其闪耀角，可以达到比全息光栅更高的效率。它们是以光栅闪耀角为中心的应用的理想选择。Thorlabs提供各种尺寸和闪耀角的刻划光栅。全息光栅全息光栅有较低的周期错误，基本消除了刻划光栅无法避免的鬼线。这些光栅的低杂散光特性让其成为需要高信噪比应用的理想选择，例如拉曼光谱仪。阶梯光栅阶梯光栅是为高阶应用设计的低周期光栅。它通常配合另一个光栅或棱镜一起使用，实现重叠衍射级次的分离。是高分辨率光谱学应用的理想选择。 Thorlabs提供三种透射光栅：紫外透射光栅关于透射光栅，Thorlabs的紫外透射光栅使入射光束在光栅背面以固定角度发生色散。它们是在紫外范围内有最佳效率的刻划和闪耀光栅，偏振不敏感，具有与紫外反射光栅相当的效率。它们是需要固定光栅应用的理想选择，例如光谱仪。可见光透射光栅关于透射光栅，Thorlabs的可见光透射光栅使入射光束在光栅背面以固定角度发生色散。它们是在可见光范围内有最佳效率的刻划和闪耀光栅，偏振不敏感，具有与可见光反射光栅相当的效率。它们是需要固定光栅应用的理想选择，例如光谱仪。近红外透射光栅关于透射光栅，Thorlabs的近红外透射光栅使入射光束在光栅背面以固定角度发生色散。它们是在近红外范围内有最佳效率的刻划和闪耀光栅，偏振不敏感，具有与近红外反射光栅相当的效率。它们是需要固定光栅应用的理想选择，例如光谱仪。 选择光栅需要考虑很多因素，下面列举了一些：效率：通常，刻划光栅比全息光栅具有更高的衍射效率。然而，全息光栅由于其刻槽的制备方法，其表面效率变化很小。荧光激发和其它辐射诱导反应方面的应用可能需要刻划光栅。闪耀波长：刻划光栅通过有序的蚀刻光栅基底表面形成，带有锯齿型槽光栅剖面。因此在闪耀波长附近有相对尖锐的峰。而全息光栅很难闪耀，其正弦曲线状的槽使其在特定波长的光谱响应不那么尖锐。窄带范围内的相关应用更适合选用刻划光栅。波长范围：光栅的光谱范围取决于槽间距，并且对于光栅常数相同的刻划光栅和全息光栅，其光谱范围相同。根据经验，光栅的一级效率从0.66&lambda B到1.5&lambda B降低50% ，其中&lambda B是闪耀波长。注意：没有光栅可以衍射波长大于槽间距2倍的光。杂散光：由于光栅制作方法的不同，全系光栅相比于刻划光栅，其杂散光更低。刻划光栅的刻槽是机械制作，因此有更高的错误率。全息光栅一次成型，基本没有失误。对于像拉曼光谱仪这种对信噪比要求很高的应用，全息光栅固有的低杂散光具有很大的优势分辨率：光栅的分辨率是指其具有的在空间上分开两个波长的能力。它是采用瑞利判据决定衍射极大值；当一个波长的最大值与第二波长的最小值重合时，认为两个波长是分开的。分辨率（R）是由R=&lambda /&Delta &lambda = nN定义的，其中&Delta &lambda 是可分辨的波长差，n为衍射级次，N是刻线数。刻线式衍射光栅 全息衍射光栅 中阶梯光栅 UV透射光栅 透射率可变光栅 近红外透射型光栅 300纳米闪耀波长Zoom Item #Grooves/mmBlaze AngleDispersion (nm/mrad)Size (mm)Efficiency Curves*300 nm Blaze WavelengthGR25-03033002° 34' 3.3325 x 25GR50-06036005° 9' 1.6750 x 50GR13-1203120010° 22' 0.8212.7 x 12.7*所有光栅都是在Littrow结构下测量的；所有光栅镀有铝（Al）反射膜。平行的偏振平行于光栅槽。 400纳米闪耀波长Zoom Item #Grooves/mmBlaze AngleDispersion (nm/mrad)Size (mm)Efficiency Curves*400 nm Blaze WavelengthGR25-1204120013° 53' 0.8125 x 25GR50-1204120013° 53' 0.8150 x 50*所有光栅都是在Littrow结构下测量的；所有光栅镀有铝（Al）反射膜。平行的偏振平行于光栅槽。500纳米闪耀波长Zoom Item #Grooves/mmBlaze AngleDispersion (nm/mrad)Size (mm)Efficiency Curves*500 nm Blaze WavelengthGR13-03053004° 18' 3.3212.7 x 12.7GR25-03053004° 18' 3.3225 x 25GR50-03053004° 18' 3.3250 x 50GR13-06056008° 37' 1.6512.7 x 12.7GR25-06056008° 37' 1.6525 x 25GR50-06056008° 37' 1.6550 x 50GR13-1205120017° 27' 0.8012.7 x 12.7GR25-1205120017° 27' 0.8025 x 25GR50-1205120017° 27' 0.8050 x 50GR13-1850180026° 44' 0.5012.7 x 12.7GR25-1850180026° 44' 0.5025 x 25GR50-1850180026° 44' 0.5050 x 50*所有光栅都是在Littrow结构下测量的；所有光栅镀有铝（Al）反射膜。平行的偏振平行于光栅槽。750纳米闪耀波长衍射光栅Zoom Item #Grooves/mmBlaze AngleDispersion (nm/mrad)Size (mm)Efficiency Curves*750 nm Blaze WavelengthGR13-060860013° 0' 1.6212.7 x 12.7GR25-060860013° 0' 1.6225 x 25GR50-060860013° 0' 1.6250 x 50GR13-1208120026° 44' 0.7412.7 x 12.7GR25-1208120026° 44' 0.7425 x 25GR50-1208120026° 44' 0.7450 x 50*所有光栅都是在Littrow结构下测量的；所有光栅镀有铝（Al）反射膜。平行的偏振平行于光栅槽。1微米闪耀波长衍射光栅Zoom Item #Grooves/mmBlaze AngleDispersion (nm/mrad)Size (mm)Efficiency Curves*1 µ m Blaze WavelengthGR13-03103008° 36' 3.3012.7 x 12.7GR25-03103008° 36' 3.3025 x 25GR50-03103008° 36' 3.3050 x 50GR13-061060017° 27' 1.5912.7 x 12.7GR25-061060017° 27' 1.5925 x 25GR50-061060017° 27' 1.5950 x 50GR13-1210120036° 52' 0.6712.7 x 12.7GR25-1210120036° 52' 0.6725 x 25GR50-1210120036° 52' 0.6750 x 50*所有光栅都是在Littrow结构下测量的；所有光栅镀有铝（Al）反射膜。平行的偏振平行于光栅槽。10.6微米闪耀波长衍射光栅Zoom Item #Grooves/mmBlaze AngleDispersion (nm/mrad)Size (mm)Efficiency Curves*10.6 µ m Blaze WavelengthGR1325-071067521° 12.312.5 x 25GR2550-071067521° 12.325 x 50GR1325-1010610027° 8.512.5 x 25GR2550-1010610027° 8.525 x 50GR1325-1510615035° 4.212.5 x 25GR2550-1510615035° 4.225 x 50*所有光栅都是在Littrow结构下测量的；所有光栅镀有铝（Al）反射膜。平行的偏振平行于光栅槽。反射式全息光栅特性峰值波长下效率可达45％至65％优化了在紫外光谱、可见光谱下的性能不依赖于入射角基底材质：Borofloat玻璃三种尺寸规格：12.7x12.7x6.0mm，25x25x6.0mm以及50x50x9.5mmThorlabs提供一系列专为需要高信噪比的高端应用而优化设计的全息衍射光栅。全息光栅具有杂散光少的特点，基本消除了刻线光栅所无法避免的鬼线，使其成为拉曼光谱学等需要高信噪比的应用的理想解决方案。我们的全息光栅对紫外光谱和可见光谱段的性能进行了优化，并有刻线密度从600线/mm到3600线/mm不等的三种不同尺寸规格。三种尺寸分别是12.7x12.7x6.0mm，25x25x6.0mm以及50x50x9.5mm，尺寸公差± 0.5mm。 阶梯光栅的特别注意事项光栅方程: 一般光栅方程如下： n&lambda = d(sin &theta + sin &theta ' )其中n是衍射级次，&lambda 是衍射波长，d是光栅常数（两个刻槽间的距离）&theta 是入射角，&theta ' 是衍射角自由光谱范围: 自由光谱范围是指没有和相邻衍射级次发生干涉（重叠）时的指定级次的最大带宽。自由光谱范围随着光栅间距的减小而增加，随着级次的增加而较小。如果&lambda 1，&lambda 2分别是感兴趣的波长下限和上限，那么：自由光谱范围=&lambda 2 - &lambda 1 = &lambda 1/n阶梯光栅的使用: 阶梯光栅极高的衍射角度将能量集中在高级次上。最简单的情况是光束以0° 角入射到光栅上，光栅方程简化为n&lambda = d sin &theta ' ，解方程得：sin &theta ' = n&lambda / d由此推论，在高阶中，两个波长之间的角距离变得更大。想象一下有两条线，一条为600 纳米，另一条为605 纳米，入射到31.6线/ 毫米的光栅上。从上面的方程可以得到，在N=1时角距离为0.009 ° ，但在N=40时角距离为0.6 ° 。缺点就是自由光谱范围的降低，从630纳米（630 纳米/1）降至15.8纳米（630 纳米/40）。通常，配合使用分光棱镜和阶梯光栅进行级次分离。

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