Τι είναι το πλέγμα περίθλασης;

Το πλέγμα περίθλασης είναι ένα οπτικό υλικό ή συσκευή που συνήθως έχει σχεδιαστεί για να διασπά το λευκό φως στα διάφορα χρώματα του ορατού φάσματος. Το υλικό είναι ένας τύπος σκληρυμένου γυαλιού όπως το Pyrex με επίστρωση αλουμινίου και εποξειδικό στρώμα στη μέση που κατοικείται από χιλιάδες μικροσκοπικές σχισμές ή φακούς, γνωστά και ως πρίσματα. Ανάλογα με την ποιότητα του υλικού του πλέγματος περίθλασης και τα συγκεκριμένα μήκη κύματος φωτός με τα οποία προορίζεται να αλληλεπιδράσει, μπορεί είτε να χρησιμοποιηθεί για ψυχαγωγικούς σκοπούς χαμηλού κόστους, όπως εξειδικευμένα γυαλιά, είτε σε εφαρμογές όπως η μετάδοση δεδομένων οπτικών ινών και τα φασματόμετρα.

Το πλέγμα ουσιαστικά δημιουργεί ένα φαινόμενο πρίσματος σε μια μεγάλη επιφάνεια που μπορεί να έχει ανάλυση μέχρι την ατομική κλίμακα. Το φως έχει διαφορετικά αποτελέσματα όταν διέρχεται από ένα πλέγμα περίθλασης ανάλογα με τον τύπο του. Το ασυνάρτητο λευκό φως διασπάται σε όλα τα ορατά χρώματα του φάσματος επειδή κάθε χρώμα φωτός διαθλάται σε διαφορετική γωνία καθώς εξέρχεται από το πλέγμα. Το συνεκτικό φως λέιζερ διασπάται ή περιθλά σε κάθε πλευρά όπου διέρχεται μέσω του πλέγματος, δημιουργώντας επαναλαμβανόμενα μοτίβα ακτίνων φθίνουσας έντασης καθώς φτάνουν πιο αριστερά ή δεξιά από το σημείο που το λέιζερ εισήλθε στο πλέγμα.

Ένα πλέγμα περίθλασης με κανόνα έχει υψηλότερο βαθμό απόδοσης στην επεξεργασία του φωτός από ένα ολογραφικό, αλλά και τα δύο είναι κατασκευασμένα με τις ίδιες αρχές και κατασκευασμένα από τους ίδιους τύπους υλικού. Οι ολογραφικές σχάρες παράγονται με διαδικασία λέιζερ και φωτολιθογραφίας. Οι σχάρες εργαστηριακού επιπέδου κατασκευάζονται από έναν διαμαντοκόπτη που σκοράρει μια ανακλαστική επιφάνεια.

Η αντανάκλαση του πολύχρωμου φωτός που εμφανίζει ένας δίσκος συμπαγούς δίσκου (CD) ή ένας ψηφιακός δίσκος βίντεο (DVD) όταν κρατιέται στο φως είναι ένα παράδειγμα του φαινομένου ολογραφικού πλέγματος περίθλασης. Αυτό προκαλείται από το γεγονός ότι τα κομμάτια στο δίσκο για αποθήκευση δεδομένων CD είναι γραμμένα σε αρκετά λεπτό επίπεδο σε πλάτος περίπου 1,600 νανόμετρα, ή λιγότερο με ένα DVD, ώστε να μπορούν να διασπάσουν το ορατό φως στην περιοχή γύρω από 600 νανόμετρα. Τα ολογραφικά γυαλιά με πλέγμα περίθλασης κατασκευάζονται σε χαμηλότερο επίπεδο ποιότητας, αλλά παράγουν το ίδιο βασικό οπτικό αποτέλεσμα.

Πιο περίπλοκα πλέγματα περίθλασης με κανόνα χρησιμοποιούνται ευρέως στη φασματομετρία μάζας για να κατηγοριοποιήσουν τα στοιχεία σε ενώσεις διεγείροντάς τα σε μορφή αερίου με ηλεκτρική εκκένωση και περνώντας το φως που παράγεται μέσω ενός πλέγματος περίθλασης. Οι σχάρες με χάραξη μπορούν επίσης να έχουν ειδική γωνία Blaze στις σχισμές. Αυτό σημαίνει ότι τα μικρά πρίσματα στην επιφάνεια που διασπούν το φως έχουν το ένα άκρο που είναι υψηλότερο από το άλλο, που ονομάζεται προφίλ πριονωτή.

Οι γωνίες φλόγας χρησιμοποιούνται για τη συγκέντρωση μιας εξόδου πλέγματος περίθλασης σε μια συγκεκριμένη περιοχή ζώνης του φάσματος φωτός. Αυτό γίνεται για να επιτευχθεί μια μέγιστη ανάλυση σε μια συγκεκριμένη ζώνη φωτός που είναι γνωστή ως μήκος κύματος Blaze. Άλλες μέθοδοι στόχευσης συγκεκριμένων μηκών κύματος φωτός περιλαμβάνουν την πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος, που χρησιμοποιείται στις οπτικές ίνες. Διαχωρίζοντας τα διαφορετικά μήκη κύματος, το καθένα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μεμονωμένη ροή δεδομένων και όλα μπορούν να ταξιδεύουν σε ένα καλώδιο οπτικών ινών ταυτόχρονα χωρίς να παρεμβάλλονται μεταξύ τους.