基于级联体相位全息光栅的色散单元设计与优化

我们描述了一种由级联体相位全息光栅组成的色散单元，用于光谱学应用。每个光栅在相对窄的波长范围内提供高衍射效率，并将其余辐射透射到衍射的0级。由不同光栅形成的谱线由于光栅绕两轴倾斜而在纵向居中并在横向分离。我们考虑了此类方案的设计与优化技术。它允许定义每个光栅的折射率调制和全息层厚度以及其条纹频率和倾斜角。在第一阶段，使用 Kogelnik 耦合波理论的解析表达式近似求出光栅参数。然后，从长波子范围开始，每个光栅通过使用数值优化程序和严格耦合波分析单独优化，以实现具有陡峭短波边缘的高衍射效率轮廓。同时，诸如光线瞄准和线性色散保持等目标通过光线追踪控制。我们以一个用于天文应用的小型光谱仪为例演示了该技术。它工作在 500-650 nm 范围，使用三个光栅各覆盖 50 nm。其光谱分辨率为 6130 - 12548。展示了使用重铬酸盐明胶和光聚物获得非对称效率曲线。曲线形状的改变使得目标子范围的填充系数提高多达 2.3 倍。