Знания о волоконной решетке Брэгга.

Волоконные брэгговские решетки — это оптические компоненты с периодической структурой, которые разделяют свет на лучи, распространяющиеся в предсказуемых направлениях в зависимости от длины волны. Решетки служат основным дисперсионным элементом многих современных спектроскопических приборов. Они обеспечивают важнейшую функцию выбора длины волны света, необходимой для выполнения анализа. Выбрать лучшую решетку для конкретного применения не сложно, но обычно это требует принятия определенных решений при определении приоритетов ключевых параметров применения.

Любое спектроскопическое приложение предъявляет как минимум два фундаментальных системных требования: оно должно иметь возможность анализировать материалы в желаемом интересующем спектральном диапазоне и обеспечивать достаточно малую спектральную полосу пропускания для разрешения интересующих особенностей. Эти два ключевых требования составляют основу выбора решетки. Затем выбираются другие характеристики решетки для оптимизации производительности в рамках этих фундаментальных ограничений.

Два наиболее распространенных профиля канавок известны как линейчатый и голографический, что связано с методом изготовления мастер-решетки. Линейчатые решетки можно изготавливать с помощью разметочного инструмента, при котором канавки физически формируются на отражающей поверхности с помощью алмазного инструмента. Профили канавок линейчатой ​​решетки легко контролируются и легко оптимизируются для конкретного применения, и в большинстве случаев обеспечивают наилучшую дифракционную эффективность благодаря такой степени свободы.

Дисперсия, разрешение и разрешающая способность

Основная функция дифракционной решетки в спектроскопическом приборе - угловое разделение широкополосного источника на спектр, в котором каждая длина волны имеет известное направление. Это свойство называется дисперсией, а уравнение, которое указывает на связь между длиной волны и углом, часто называют уравнением решетки:

n λ = d (sin θ + sin θ')

Разрешение — это системное свойство, а не свойство решетки. Спектроскопический прибор должен обеспечивать достаточно узкую спектральную полосу пропускания, чтобы различать интересующие особенности. Это достигается сочетанием угловой дисперсии решетки и фокусного расстояния системы, а также ограничением ширины апертуры. Спектральная полоса пропускания в плоскости детектора может быть достигнута как при использовании решетки с низкой дисперсией и большим фокусным расстоянием, так и при использовании решетки с высокой дисперсией и более коротким фокусным расстоянием. В системах с одноэлементным детектором, например сканирующим монохроматором, ограничивающей апертурой обычно является физическая щель известной ширины. В спектрометре с фиксированной решеткой ограничивающая апертура обычно представляет собой элемент матрицы или пиксель камеры.