1。1  光栅的发展

最早的衍射光栅的雏形是由美国科学家戴维·里滕豪斯（David Rittenhouse）设计的。在1786年，他用细丝平行地缠绕在细牙螺丝之间（如图1。1），在黑暗条件下，透过它去看百叶窗上面的细小狭缝，观测到三个亮度基本一致的像，并且在每边还有其他的像，“离主线越远，它们越暗淡，有彩色，而且有些模糊”[4]。他制成的该结构实际上已经可以称作衍射光栅，并且他还在费城做了光栅实验。文献综述

1822年，作为伦敦造币厂副监的J。Barton爵士偶然地开发了一种利用光栅产生光谱颜色的方法，主张利用钻石在钢材质表面刻划交叉网格，用以开拓光谱分解的应用[5]。该技术被用于制造一种装饰在男士背心的金属纽扣，这种纽扣事实上可以看作是金属的反射光栅。

然而，一般公认的衍射光栅的发明者是德国物理学家约瑟夫·冯·夫琅和费（Joseph von Fraunhofer），他在前人的基础上制作了更为精细的细丝光栅，并且用该光栅独立地再现了戴维·里滕豪斯的实验。他制作的光栅最精细的只有12毫米宽，包含9600条刻线。他还根据自己测定的太阳光谱不同谱线的波长，利用分光计来研究衍射角和其他参数的关系，由此发现了衍射角与光栅常量之间的关系。夫琅和费还提出了平面光栅原理，并且推导出了光栅方程[6]。

图1。1 细丝光栅

在夫琅和费逝世后的半个世纪里，衍射光栅很少受到关注，因此发展得也比较缓慢。另一位对衍射光栅的发展具有重大推进作用的人是亨利·奥古斯特·罗兰（Henry Augustus Rowland）。在他之前的光栅主要仍然是夫琅和费时期的细丝光栅，这种光栅一般由钟表匠负责制作，他们长时间积累的工作经验和娴熟手艺才能达到要求的精细尺寸和高精度。1882年，罗兰用车床制成了精密丝杠，将其装配在刻划机上，制造出了精度高、性能优良的衍射光栅[7]。这种光栅刻划机采用的方法是固定式刀桥做往复运动，工作台带动光栅基坯按栅距做分度运动[8]。刻划光栅的制作方法如图1。2所示。来-自+优^尔*论L文W网www.youerw.com 加QQ75201.8766

图1。2 光栅刻划示意图

此后一直到1955年，光栅刻划机都是纯机械控制的，而之后随着干涉伺服系统的应用，光栅刻划技术进入了新的阶段[9]。随着上世纪60年代激光技术的发展，出现了用记录激光干涉条纹制作光栅的技术，发展了所谓的全息光栅[10]。全息光栅的制作利用的是光的干涉原理，光路图如图1。3所示。同刻划光栅相比，全息光栅具有很多优点：不存在固有的周期误差；杂散光少；光栅的适用范围广；分辨率高；有效孔径大；生产周期短[11]。