衍射光柵的核心應(yīng)用（二）

衍射光柵是一種高分辨率的光學(xué)色散元件。隨著衍射光柵制造技術(shù)的不斷發(fā)展，各類型的光柵相繼而出，光柵的用途也日益廣泛，如今衍射光柵不僅可用于光譜學(xué)，還能廣泛用于慣性約束聚變、激光加工、天文、計(jì)量、光通訊、AR顯示等眾多領(lǐng)域。

03光柵在同步輻射中應(yīng)用

同步輻射是速度接近光速的帶電粒子在磁場中作圓周運(yùn)動時(shí)，沿切線方向發(fā)出的電磁輻射，現(xiàn)已成為一種具有廣泛應(yīng)用的高性能光源，在原子分子物理、凝聚態(tài)物理、材料科學(xué)、光化學(xué)、表面物理、醫(yī)學(xué)、分子生物學(xué)等許多科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中均有廣泛應(yīng)用。

從儲存環(huán)輻射出的光譜覆蓋x射線到遠(yuǎn)紅外，根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)要求可以通過光束線來選取不同的波段。光束線是指儲存環(huán)和實(shí)驗(yàn)站之間的連接部分，由前置鏡、衍射光柵、后置鏡等構(gòu)成。光柵單色器通常采用恒偏角配置，即入射光與經(jīng)光柵的衍射光，兩者之間的夾角固定，通過轉(zhuǎn)動光柵改變?nèi)肷浣?，來改變出光的波長，實(shí)現(xiàn)將同步輻射光單色化的作用。

在低能區(qū)的同步輻射光源中，常用的光柵有真空紫外閃耀光柵、軟X射線Laminar光柵和變間距光柵等幾種。

04光柵在光譜合束中應(yīng)用

半導(dǎo)體激光器及其泵浦的光纖激光器等具有高電光轉(zhuǎn)換效率、壽命長、體積小和質(zhì)量小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于材料加工、醫(yī)療、通訊以及軍事技術(shù)等領(lǐng)域。高功率激光器的研制是國家科技部門關(guān)注的重點(diǎn)方向之一，而激光合束技術(shù)是進(jìn)一步提高激光器功率以及光束質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。高功率激光器合束方式包括常規(guī)激光合束(TBC)、密集波長合束(DWDM)和光譜合束(SBC)等。光譜合束技術(shù)具有合束效率高、合束光束質(zhì)量好的特點(diǎn)，因而被廣泛用于各類kW甚至數(shù)十kW級激光器的研制。應(yīng)用于光纖激光器光譜合束時(shí)，該技術(shù)能在較為寬松的條件下，采用中心波長不同、譜寬窄的多束單模光纖激光進(jìn)行光譜合束，實(shí)現(xiàn)近衍射極限的高能激光輸出。

光譜合束激光器一般由激光光源、轉(zhuǎn)換透鏡、衍射光柵及輸出耦合鏡組成。光柵位于轉(zhuǎn)換透鏡后焦面，激光光源輸出不同波長的激光經(jīng)轉(zhuǎn)換透鏡后會聚于衍射光柵上一點(diǎn)；不同波長、不同入射角的激光經(jīng)衍射光柵后，-1級衍射光以相同角度出射，并經(jīng)輸出耦合鏡輸出，從而獲得高功率及高光束質(zhì)量激光。

多光束合成技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高功率和高光束質(zhì)量激光輸出的重要技術(shù)途徑。通過特定的合束方法不僅可以提升輸出激光功率，還可以保證輸出激光具有優(yōu)良的光束質(zhì)量。總之，光譜合成技術(shù)主要是利用光柵的色散能力，通過色散的逆過程將多個(gè)具有不同中心波長、以不同角度入射的窄線寬激光以共孔徑出射的方式實(shí)現(xiàn)光束合成。

審核編輯：湯梓紅