衍射光栅的核心应用（一）

衍射光栅是一种高分辨率的光学色散元件。随着衍射光栅制造技术的不断发展，各类型的光栅相继而出，光栅的用途也日益广泛，如今衍射光栅不仅可用于光谱学，还能广泛用于惯性约束聚变、激光加工、天文、计量、光通讯、AR显示等众多领域。

01光栅在光谱仪中应用

光栅是各种光谱仪的核心部件，包含不同波长的复合光经过它之后会产生色散现象，从而获得在空间有规律排列的窄带单色光。谱仪一般可用于物质的定量和定性分析，如光源特性、溶液浓度、光的生物效应和透明物质光学特性等研究工作。广泛应用于物理、化学、冶金、农业、环保、制药、造纸、建筑、材料、仪器仪表和医药卫生等行业，是企业生产、科研、教学领域必不可少的检测仪器。

 

02光栅在惯性约束聚变中应用

惯性约束聚变是实现可控核聚变的重要手段，其基本思想是通过高能脉冲激光瞬间将一个含有聚变物质氘和氚的微型燃料靶丸加热至超高温度，并同时对它施以极大压力，将靶丸物质高度压缩而导致“点火”引发核聚变的过程。

在惯性约束核聚变的过程中，不仅需要光栅把激光脉冲压缩到皮秒脉宽来实现“快点火”，也需要光栅对其聚变反应过程进行探测。脉冲压缩光栅是获得发生惯性约束聚变所需高能量短脉冲激光的核心光学元件。

在快点火方案中，通过激光-等离子体相互作用，把一束约10千焦耳、10皮秒的超强拍瓦点火激光转化成兆电子伏特的电子束，电子束在高密度等离子体中传输百微米的距离后，到达预压缩聚变靶丸的中心区域，加热此区域从而实现点火。

 

ICF实验研究的对象是由高功率激光与各种结构的微型靶相互作用产生的高温高密度等离子体。等离子体诊断系统的主要功能是通过测量来自靶等离子体的辐射和高能粒子的时空与能谱特性，分析诊断流体状态和能量流的时空演化特性。衍射光栅也被用来测量激光等离子体辐射的各种光谱，借以分析和描述激光等离子体的各种行为。由光栅压缩形成的高能超短脉冲拍瓦光束是内爆靶丸压缩状态的背光照相诊断、点火装置高能透视照相中的必备条件，在中高Z靶丸内爆、高能量密度物理实验等方面也有重要应用。

基于透射衍射光栅的软X射线透射光栅谱仪是激光聚变研究的重要诊断设备之一，它可以提供对ICF至关重要的黑腔辐射的高分辨X射线谱。基于变间距光栅的掠入射平场光栅谱仪是软X射线波段光谱测量的重要仪器，在工作波段内具有平直的光谱面，适合用光电探测器对光谱做时间或者空间的分辨测量。

 

　　审核编辑：汤梓红