Дифракционные решётки

Под дифракцией в оптике подразумевается отклонение световой волны от прямолинейного распространения вследствие возникновения препятствий на пути её прохождения. Таким образом световая волна, огибая препятствие, разлагается на свои спектральные составляющие в соответствии с углом дифракции каждой из них. Для получения дифракционной картины используется специальный оптический прибор, именуемый дифракционной решёткой. Типичная дифракционная решётка представляет собой поверхность, состоящую из щелей и выступов, которые называются штрихами. При этом, чем больше таких микроскопических штрихов, тем выше разрешающая способность дифракционной решётки и соответственно выше чёткость получаемого с её помощью изображения. Изготовление дифракционных решёток происходит с использованием специальной делительной машины, предназначенной для создания периодических штриховых структур. Современная дифракционная решётка может состоять из нескольких тысяч штрихов на один миллиметр, что требует достаточно длительного технологического процесса, который может занять не одни сутки. Также, следует учитывать, что если хоть один штрих выйдет неровным, то в целом вся решётка может быть забракована.

Дифракционные решётки делятся на два типа: пропускающие и отражающие. Пропускающие дифракционные решётки представляют собой штриховые пластины, которые изменяют угол проходящего через них излучения, а отражающие дифракционные решётки, наоборот, изменяют угол отражённого излучения. Материалом для пропускающих дифракционных решёток как правило служат кристаллические или полимерные материалы, проводящие определённое световое излучение, в то время как отражающие дифракционные решётки изготавливаются из полностью непрозрачных материалов, таких как металл или отполированный пластик. Также дифракционные решётки могут иметь концентрирующие углы отражения или пропускания, такие решётки носят название нарезных. Особое место в системе оптических преобразований занимают голографические дифракционные решётки, где геометрическая «штриховка» заменена на зоны отражения или пропускания, определённые свойствами материалов, из которых изготавливается решётка.

Практическое применение дифракционных решёток лежит в сфере измерения длинны волны светового излучения (спектрометры, монохроматоры, оптические датчики линейных и угловых перемещений и т.д.), а также для выполнения обратных измерений (нахождение по длине волны расстояния между микроскопическими элементами), последние свойство дифракционных решёток используется в области рентгеноструктурного анализа.