什麼是繞射光柵?

日期:2026/06/03

繞射光柵是一種具有週期性溝槽結構的元件,光會在其表面發生繞射現象。
通常使用帶有塑膠塗層的玻璃板,並在其表面壓製出溝槽結構。

光柵可分為:

  • 透射式光柵(Transmission Grating)
  • 反射式光柵(Reflection Grating)

對於反射式光柵,會在溝槽結構上蒸鍍一層薄的反射金屬膜。

在光學領域中,繞射光柵常用於 Monochromator(單色儀)中,利用干涉原理將複色光(polychromatic light)分離成不同波長,並將特定波長的單色光導向特定方向。

與 Prism(稜鏡)相比,繞射光柵具有更高的色散能力,而且不像稜鏡那樣會受到波長依賴性的影響。

                                         (圖中顯示的是用準直白光照射的繞射光柵)


繞射光柵的重要規格

繞射光柵最重要的規格包括:

  • 光柵面積
  • 每毫米的刻線數(lines/mm)
  • Blaze wavelength(閃耀波長)

其中,閃耀波長決定了光柵在哪個波長下具有最高效率。

每毫米的刻線數越多:

  • 光的波長分離能力越強
  • 單色儀輸出的頻寬(bandwidth)越小

為什麼需要繞射光柵?

在光學系統中,繞射光柵可將複色光分解成不同波長,並透過干涉效應將特定波長導向指定方向,因此廣泛應用於:

  • 單色儀
  • 光譜分析
  • 光學量測
  • 波長選擇系統

繞射光柵是由什麼製成的?

大多數繞射光柵:

  • 使用玻璃基板
  • 表面覆蓋塑膠塗層
  • 再壓製出週期性溝槽

反射式光柵則會額外鍍上一層金屬反射膜。


選擇光柵時要注意什麼?

除了尺寸之外,最重要的是:

  1. 每毫米刻線數
  2. 閃耀波長(Blaze wavelength)

刻線數越高:

  • 波長分離效果越好
  • 單色光頻寬越窄

閃耀波長則影響:

  • 光柵最佳效率的工作波段
 

繞射光柵相較於稜鏡的優勢

與稜鏡相比,繞射光柵:

  • 具有更高色散能力
  • 色散特性較不受波長影響

因此在高解析度光譜系統中更常被使用。

 

文章來源路徑: https://www.lightsource.tech/en/glossary/diffraction-grating/