衍射光柵是一種高分辨率的光學(xué)色散元件。隨著衍射光柵制造技術(shù)的不斷發(fā)展，各類型的光柵相繼而出，光柵的用途也日益廣泛，如今衍射光柵不僅可用于光譜學(xué)，還能廣泛用于慣性約束聚變、激光加工、天文、計(jì)量、光通訊、AR顯示等眾多領(lǐng)域。

01光柵在光譜儀中應(yīng)用

光柵是各種光譜儀的核心部件，包含不同波長的復(fù)合光經(jīng)過它之后會(huì)產(chǎn)生色散現(xiàn)象，從而獲得在空間有規(guī)律排列的窄帶單色光。譜儀一般可用于物質(zhì)的定量和定性分析，如光源特性、溶液濃度、光的生物效應(yīng)和透明物質(zhì)光學(xué)特性等研究工作。廣泛應(yīng)用于物理、化學(xué)、冶金、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、制藥、造紙、建筑、材料、儀器儀表和醫(yī)藥衛(wèi)生等行業(yè)，是企業(yè)生產(chǎn)、科研、教學(xué)領(lǐng)域必不可少的檢測儀器。

02光柵在慣性約束聚變中應(yīng)用

慣性約束聚變是實(shí)現(xiàn)可控核聚變的重要手段，其基本思想是通過高能脈沖激光瞬間將一個(gè)含有聚變物質(zhì)氘和氚的微型燃料靶丸加熱至超高溫度，并同時(shí)對它施以極大壓力，將靶丸物質(zhì)高度壓縮而導(dǎo)致“點(diǎn)火”引發(fā)核聚變的過程。

在慣性約束核聚變的過程中，不僅需要光柵把激光脈沖壓縮到皮秒脈寬來實(shí)現(xiàn)“快點(diǎn)火”，也需要光柵對其聚變反應(yīng)過程進(jìn)行探測。脈沖壓縮光柵是獲得發(fā)生慣性約束聚變所需高能量短脈沖激光的核心光學(xué)元件。

在快點(diǎn)火方案中，通過激光-等離子體相互作用，把一束約10千焦耳、10皮秒的超強(qiáng)拍瓦點(diǎn)火激光轉(zhuǎn)化成兆電子伏特的電子束，電子束在高密度等離子體中傳輸百微米的距離后，到達(dá)預(yù)壓縮聚變靶丸的中心區(qū)域，加熱此區(qū)域從而實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火。

ICF實(shí)驗(yàn)研究的對象是由高功率激光與各種結(jié)構(gòu)的微型靶相互作用產(chǎn)生的高溫高密度等離子體。等離子體診斷系統(tǒng)的主要功能是通過測量來自靶等離子體的輻射和高能粒子的時(shí)空與能譜特性，分析診斷流體狀態(tài)和能量流的時(shí)空演化特性。衍射光柵也被用來測量激光等離子體輻射的各種光譜，借以分析和描述激光等離子體的各種行為。由光柵壓縮形成的高能超短脈沖拍瓦光束是內(nèi)爆靶丸壓縮狀態(tài)的背光照相診斷、點(diǎn)火裝置高能透視照相中的必備條件，在中高Z靶丸內(nèi)爆、高能量密度物理實(shí)驗(yàn)等方面也有重要應(yīng)用。

基于透射衍射光柵的軟X射線透射光柵譜儀是激光聚變研究的重要診斷設(shè)備之一，它可以提供對ICF至關(guān)重要的黑腔輻射的高分辨X射線譜。基于變間距光柵的掠入射平場光柵譜儀是軟X射線波段光譜測量的重要儀器，在工作波段內(nèi)具有平直的光譜面，適合用光電探測器對光譜做時(shí)間或者空間的分辨測量。

審核編輯：湯梓紅