光栅

由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学元件
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光栅（grating[1]）是由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学元件，它能将入射光的振幅和或相位进行空间周期性调制从而实现分光。与棱镜相比，光栅分光具有光谱范围宽、角色散率大且色散线性、光谱分辨率高等特点。[8]光栅由空间频率、对比度、方向和空间相位四个参数所决定。[9]
1786年，美国天文学家黎敦豪斯（Rittenhouse）首次在费城进行了光栅实验，他使用平行的50至60根细金属丝制成12.7mm宽的衍射光栅。1823年，夫琅和费（Fraunhofer）通过光栅衍射实验，证实了光的波动学说，提出了平面光栅原理并推导了光栅方程式。[7]1867年，卢瑟福（Rutherfurd）设计了以水轮机为动力的刻划机，制作出当时最优质的光栅；1870年，他在50mm宽的反射镜上用金刚石刻刀刻划了3500条刻槽，制作了人类历史上首块分辨率和棱镜相当的光栅。1882年，罗兰（Rowland）成功制作了凹面光栅，推动了光谱学的发展。[6][10]
光栅按不同的特性有不同的分类方法，例如按光栅的材料分为玻璃透射光栅和金属反射光栅，[11]按使用衍射光的方向分为透射光栅和反射光栅，按面形分为平面光栅和凹面光栅，按制作方法分为机刻光栅、全息光栅、全息-离子蚀刻光栅、母光栅、复制光栅等。[12]光栅基本性质有色散[13]、分束、偏振和相位匹配[14]，它的原理有莫尔条纹形成原理[15]，分光原理[16]以及衍射光栅原理[17][18]等。
光栅技术在精密测量、光纤通信和光栅传感等方面都有着重要的应用。由于光栅具有测量准确度高等优点，因此在精密机床和仪器的精确定位，以及长度、振动和加速度的测量中得到广泛应用；[3]在光纤通信领域，利用光纤光栅的不同折射率调制及光谱特性，可以实现多种特殊功能；[4]长周期光纤光栅的有效折射率受纤芯和环境层折射率影响，可广泛应用于环境污染监测、浓度传感、生物传感和化学传感等领域。[5]

定义