衍射光柵是一種高分辨率的光學色散元件。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，還能廣泛用于慣性約束聚變、激光加工、天文、計量、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，包含不同波長的復合光經(jīng)過它之后會產(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)光學特性等研究工作。廣泛應(yīng)用于物理、化學、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，并同時對它施以極大壓力，將靶丸物質(zhì)高度壓縮而導致“點火”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現(xiàn)“快點火”，也需要光柵對其聚變反應(yīng)過程進行探測。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元件。

在快點火方案中，通過激光-等離子體相互作用，把一束約10千焦耳、10皮秒的超強拍瓦點火激光轉(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，到達預壓縮聚變靶丸的中心區(qū)域，加熱此區(qū)域從而實現(xiàn)點火。

ICF實驗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空與能譜特性，分析診斷流體狀態(tài)和能量流的時空演化特性。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、高能量密度物理實驗等方面也有重要應(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?；谧冮g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間或者空間的分辨測量。

審核編輯：湯梓紅