Beugungsgittern

Beugungsgitter sind optische Elemente mit einer regelmäßigen Struktur aus Linien oder Spalten, deren Abstand d klein ist. Durch Beugung und Interferenz entstehen verschiedene Richtungen, in denen das Licht gestreut wird. Auf diese Weise wird Licht in seine Spektralkomponenten zerlegt. Beugungsgitter können Licht durchlassen (Transmissionsgitter) oder reflektieren (Reflektionsgitter).

Typen und Herstellung: Es gibt gerasterte Gitter (ruled Gratings), die mechanisch oder laserbasiert erzeugt werden, sowie holographische Gitter, die durch Interferenz zweier Laserstrahlen hergestellt werden. Blazed Gratings nutzen eine schräg profilierte Oberfläche, um die Effizienz in einer bestimmten Ordnung zu erhöhen. Die Anzahl der Linien pro Millimeter (Linien/mm) bestimmt den Abstand d (d = 1/(Linien/mm)). Gängige Werte sind etwa 600, 1200 und 2400 l/mm. Die Effizienz variiert mit Wellenlänge, Ordnung, Polarisation und Beschichtung.

Gleichung und Eigenschaften: Für ein Gitter mit Abstand d gilt allgemein d (sin α + sin β) = m λ, wobei α der Einfallswinkel, β der Beugungswinkel und m die Ordnung ist. Bei Normalincidence (α = 0) vereinfacht sich sin β = m λ / d. Die spektrale Auflösung eines Gratings kann näherungsweise als R ≈ m N angegeben werden, wobei N die Anzahl beleuchteter Linien ist. Die Effizienz und das spektrale Verteilungsprofil hängen stark vom Aufbau, vom Profil der Täler und von der Polarisation ab.

Anwendungen: Beugungsgitter finden breite Anwendung in der Spektroskopie, in Monochromatoren und Spektrometern, in der Astronomie und Chemie sowie in der Laser- und Telekommunikationstechnik, wo präzise Wellenlängenbestimmung erforderlich ist.