[发明专利]一种反射式线性频域光栅及其设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学领域，特别涉及一种反射式线性频域光栅及其设计方法。

背景技术

现有的衍射光栅或棱镜对光的色散是波长线性的。这里所谓的对光的色散是波长线性的，是指现有的衍射光栅或棱镜，由于其入射光波长的不同，其出射光的出射角也不同，其入射光的波长与出射光的出射角之间存在线性关系。所以，由传统的衍射光栅或棱镜制作的光谱仪只能是波长线性的。此时，入射光的频率与出射光的出射角之间是非线性的。在很多场合，需要光学器件对光的色散是频率线性的，即入射光经过特定的光学器件衍射之后，入射光的频率与出射光的出射角之间存在线性关系。

发明内容

为了使光学器件对光进行频率线性的衍射，本发明提出了一种反射式线性频域光栅的设

计方法，包括直接对棱镜的一个斜面进行刻蚀以形成衍射层，根据需要可以镀以反射膜从而

对衍射层给予保护；由

n₀sinθ₀＝n(λ)sinθ₁

得到入射光经过光学玻璃界面后的出射角，其中n₀为第一介质的折射率，n(λ)为第二介质的折射率，此处的第一介质可以是空气，此处的第二介质是棱镜，θ₀为入射光入射棱镜的入射角，θ₁为入射光经过棱镜后的出射角；由

sinθ₁＝-sin(θ₂+α₁+α₂)

得到入射光进入衍射层时的入射角θ₂，其中α₁和α₂是棱镜的两个底角；

然后由光栅方程：

λ·μ·m＝n(λ)·(sinθ₂+sinθ₃)

得到入射光经过衍射层后的衍射角，其中λ为入射光的波长，μ为衍射层的单位条纹数，m为衍射光所在的级数，θ₃为入射光被衍射层反射后的衍射角；棱镜的折射率n(λ)由制作棱镜的光学材料决定，具体为

n(λ)=1+λ2(K1λ2-L1+K2λ2-L2+K3λ2-L3),]]>

其中n(λ)为棱镜的光学折射率，K₁、K₂、K₃、L₁、L₂、L₃为表征制作棱镜的光学材料的光学特性的常数参数；对于底角为α的等角棱镜，由