光栅制作及衍射光栅测量中的误差讨论 (2)
远远小于刻划光栅的杂散光。
3.衍射效率高于刻划光栅。
4.分辨率高。由于用两束光干涉来制作全息光栅，因此全息光栅的光栅常数
很高，其色散率和分辨率也很高。
5. 可以制作不同空间频率的全息光栅，而且制造周期短，成本低。全息光
栅甚至可以制作在平面、球面等不同平面上。
正是由于全息光栅这一系列特点，全息光栅在各个领域得到广泛的运用。例
如将光栅制作在光纤里面，出现了光纤光栅，在光纤通信和传感领域得到了广泛
的应用；体布拉格光栅是利用光学全息方法制作的体相位光栅，也称为Bragg光
栅，由于其有波长和角度的选择性等优点，可用于空间滤波、波分复用及解复用、
全息存储等方面；光栅和波导的结合制作而成阵列波导光栅，是光纤通信中非常
重要的波分复用器件；亚波长光栅具有高透射、消偏振的特点，广泛用于窄带滤
波器、相位板等。以及根据硅在近红外波段范围内具有非常好的光学特性，制作
用于集成光学的波导很光纤的耦合[5]
。另外利用全息光栅光谱分辨率高的特点的
全息防伪技术也与我们的生活息息相关。 正因为衍射光栅具有的分束、偏振和相位匹配等性质,其应用领域已不限于
光谱分析,在计量学、光通信、激光器、激光能量调制等方面也得到了广泛而深
远的应用。美国权威光谱学家 George R. Harrison对衍射光栅如此评论到:“我们
很难找出另一种像衍射光栅这样的给众多科学领域带来更为重要信息的简单器
件。”这句评论精辟得概括了衍射光栅在科学领域所发挥的广泛而独特的作用。
国际上,如法国的 HORIBA Jobin-Yvon 公司、美国 Newport 公司、德国的
Carl Zeiss 公司和日本的 Hitachi 公司等,早在 70年代初中期就已经成功地制造
出全息光栅。这些企业制作的全息光栅无论在品种类型上、种类数量上还是在质
量上都处于国际领先的地位。而我国目前仍然面临着光栅种类少、覆盖面窄等问
题，尚不具备与国际著名光栅生产商相抗衡的能力。正是基于这种情况，研究与
讨论全息光栅的制作是很有必要的。 2 实验室全息光栅的制作
2.1 全息光栅制作原理
两束相同频率的相干光波以一定夹角相交时,在两束光重叠区域内将发生干
涉现象,在记录介质上会形成明暗相间的干涉条纹, 用全息干板记录下干涉条纹。
全息干板经过曝光、显影、定影等处理后,就得到一个全息光栅。
如图 2.1所示，两束相干光与 H平面的法线夹角为由(2.2)式可以看出, 改变两束光之间的夹角就可以得到不同空间频率的
全息光栅,当增大时,光栅常数d减小。所制全息光栅空间频率较低时，两束光的会聚角
较小，就可以根据公式（2.2）计算出全息光栅的空间频率。
2.2 全息光栅光路设计
设计一个高质量的全息光栅光路，必须满足以下条件:
光的夹角。这两束相干的平行光相互叠加后，会产生明暗相间等间距的干涉
条纹，计算全息光栅光栅常数如下: 1) 光程差的要求。从激光源到干板上两束光干涉时，所经过的光程应尽量
接近，也就是光程差要小。
2)要尽可能减少光学元件使用数量。这是由于光束经过透镜后会产生能量的
损失，另外由于透镜的质量产生噪声也会影响到最后全息光栅的质量。
因此，可以根据两束相干平行光产生原理不同设计[7]
的全息光栅光路可以分
为两类。一种为分振幅法,该类方法是利用分束镜使一激光束分成两束光强相同