Beugungsgitter

Ja in der Tat. Bei Gittern verändert die Verwendung verschiedener Formen der Rillen (dreieckig, rechteckig usw.) den Charakter der durch das Gitter erreichten Linienaufteilung. Der Ausgang des Gitters ist im Wesentlichen die Fourier-Transformation des eingehenden Felds, das durch das Gitter in dem Sinne phasen- oder amplitudenmoduliert wird, dass wenn$\psi(x, y)$ist das eingehende Feld (skalare optische Theorie hier - also denken Sie an$\psi$als transversale elektromagnetische Feldkomponente) und das Gitter moduliert diese durch eine Phasen- oder Amplitudenfunktion:

$g(x,y) = \left(\sum_k \left(\alpha_k \exp(i K_g x) + \alpha_k^* \exp(-i K_g x)\right) \right)e^{i \sum_k \left(\beta_k \exp(i K_g x) + \beta_k^* \exp(-i K_g x)\right)}$

dann ist die Fraunhofer-Beugungsausgabe:

$\Psi(x,y) = \frac{1}{\sqrt{2\,\pi}} \int_{\mathbb{R}^2} \exp(i \frac{k}{R}(x u + y v)) \psi(u, v) g(u, v)\,dx \,dy$

Hier ist die räumliche Periode des Gitters$\frac{2\pi}{K}$und die Koeffizienten$\alpha_k$sind die Fourier-Komponenten der Amplitudenmodulation des Gitters und die$\beta_k$sind die Fourier-Komponenten der Phasen- und Frequenzmodulation des Gitters. Die verschiedenen Harmonien$\alpha_k$Und$\beta_k$in der Fourier-Transformation entsprechen Kopien des Spektrums des Eingangslichts, das auf den Ausgang projiziert wird (Beugungsordnungen genannt). Das Hantieren mit den Fourier-Komponenten kann also die relative Stärke der verschiedenen Ordnungen des Gitters ändern - oft als "Effizienz" der unterschiedlichen Gitterausgabe "Beugungsordnungen" bezeichnet. Dies ist völlig analog zu einer Frequenz-Aufwärtswandlung, gefolgt von einer Frequenz- oder Amplitudenmodulation für ein zeitveränderliches Signal.

Insbesondere Blaze-Gitter sind oft so ausgelegt, dass sie die Effizienz der Kopplung an eine Beugungsordnung auf Kosten aller anderen für Licht bei einem bestimmten Einfallswinkel und Wellenlängenbereich maximieren.

In der Faseroptik können Gitter Reflektoren realisieren. Chirp-Gitter, bei denen das Gitter nicht mehr periodisch ist, können verschiedene Frequenzkomponenten des Lichts mit unterschiedlichen Verzögerungen reflektieren (wenn das Licht zuerst auf hohe Ortsfrequenzen trifft, werden die blauen Komponenten früher reflektiert als die roten). Diese Art von Gerät kann also verwendet werden, um die Dispersion aufzuheben. Dies ist von großem Nutzen in der Kommunikation und auch in der Femtosekunden-Experimentalphysik, wo ein Chirp-Gitter gestreute Laserpulse so formen kann, dass Pulse geformt werden können, die nur wenige Femtosekunden lang sind. Es gibt eine ziemlich entwickelte Theorie der inversen Streuung zum Entwerfen solcher Gitter für spezifische Übertragungsfunktionen. Siehe die Arbeiten von Leon Paladian Mitte bis Ende der 1990er Jahre zu diesem Thema.

Schließlich verschwimmt die Unterscheidung zwischen Gittern und Hologrammen, wenn Sie mit Gittern immer ausgefeilter werden. Gitter verarbeiten eher Lichtspektren, wohingegen das Wort Hologramm eher für monochromatische, kohärente Lichtverarbeitung gehalten wird. Etwas Monochromatisches, das mehr "Gitter" als "Hologramm" ist, ist das computererzeugte Hologramm, das dazu bestimmt ist, einer optischen Wellenfront eine sehr spezifische optische Aberration aufzuerlegen, um Aberrationseffekte aufzuheben. CGHs werden verwendet, um den dynamischen Bereich der Interferometrie zu erweitern (Interferometer neigen dazu, stark aberrierte Felder nur schwer abzubilden) und finden daher Anwendung in der optischen Prüfung sowie in der Astronomie.