光栅的工作原理及特点

光栅分为3D立体光栅,光栅尺,安全光栅,复制光栅,全息光栅,反射光栅,透射(衍射)光栅.基本上都是由一系列等宽等间距的平行狭缝组成，在1毫米的长度上往往刻有N多条的刻痕。刻痕处不透光，未刻处透光，我们称之为透射光栅，另一种光栅是反射光栅,有些需要进行特殊的镀膜处理,根据这种阴阳效果演变出更多的图形镜,图案镜等,简单原理就像是手电筒对着手指投影到对面墙壁,看到的图形.只是一个是微光一个是宏光制做.犹如在发丝上雕刻,工艺的难易不同. 最早的光栅是1821年由德国科学家J.夫琅和费用细金属丝密排地绕在两平行细螺丝上制成的。因形如栅栏，故名为“光栅”。现代光栅是用精密的刻划机在玻璃或金属片上刻划而成的。光栅是光栅摄谱仪的核心组成部分，其种类很多。按所用光是透射还是反射分为透射光栅、反射光栅。反射光栅使用较为广泛按其形状又分为平面光栅和凹面光栅。此外还有全息光栅、正交光栅、相光栅、炫耀光栅、阶梯光栅等。

(光栅尺)应用于: 数控加工中心，机床，磨床，铣床，自动卸货机，金属板压制和焊接机，机器人和自动化科技， 生产过程测量机器，线性产品, 直线马达, 直线导轨定位。

(立体光栅)应用于:印刷,展示,立体相片,具有立体效果,通过角度或摆产生幻变,动画,缩放使图像列漂亮,已成为办公文具,家居装饰用户首选产品.

(全息光栅)应用于:商标防伪,印刷,光学仪器,激光演示等.

(反射光栅)应用于:大同小异,光学仪器等

(透射光栅)应用于:光学仪器,激光演示,激光玩具…等产品.

光栅的工作原理：

一、折射原理

利用光栅视觉软体把不同的图案转化成光栅线数，利用光栅折射的原理，在不同的角度呈现出不同的图案，如右图所示，不同规格的光栅会有不同的折射效果与折射角度，观赏距离也会有所不同，所以在设计光栅效果图档的时候，必须先了解光栅才能设计出符合光栅特性的设计图。

二、视觉效果

光栅效果可以分为以下几种：立体[3D]、两变[Flip]、变大变小[Zoom]、爆炸[Explosion]、连续动作[Animation]、扭转[Twist]等，其实可以更简化分类为：立体[3D]、变图[Flip]，在变图中就涵盖所有变化的效果，这些效果可以透过许多市面上的动画软体、绘图软体、网页多媒体软体，产生所需要的分解图档，经由光栅视觉软体将分解图合成为光栅线数即可将平面的效果做成立体[3D]、变图[Flip]的特殊效果。

注意事项：

图层必须独立且影像完整。

图档解析度300dpi。

档案格式必须为PSD档，[CMYK、RGB]皆可。

背景图层必须出血至少1CM。

三、光栅原理

光栅也称衍射光栅。是利用多缝衍射原理使光发生色散（分解为光谱）的光学元件。它是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝（刻线）的平面玻璃或金属片。光栅的狭缝数量很大，一般每毫米几十至几千条。单色平行光通过光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉，形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样，这些锐细而明亮的条纹称作谱线。谱线的位置随波长而异，当复色光通过光栅后，不同波长的谱线在不同的位置出现而形成光谱。光通过光栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果。

四、分光原理

对于给定的光栅，不同波长的同一级主级大或次级大（构成同一级光栅光谱中的不同波长谱线）都不重合，而是按波长的次序顺序排列，形成一系列分立的谱线。这样，混合在一起入射的各种不同波长的复合光，经光栅衍射后彼此被分开。这就是衍射光栅的分光原理。

扩展资料：

光栅主要有：狭缝光栅和柱镜光栅两类，狭缝光栅即线型光栅是最早较为成熟的光栅，其成像原理为针孔成像的原理。 因这种光栅比较容易制作，技术难度不大，所以在十几年前就有制作非常优美的大幅狭缝光栅立体灯箱广告出现。现今一些立体制作公司仍乐于用狭缝光栅立体灯箱参与展览，效果是不错，但狭缝光栅立体灯箱有以下缺陷：透光率仅20%～30%，不环保，不节能，照明灯多耗能大，发热大，室外亮度不够，仅适用于室内。

柱镜光栅种类繁多主要有板材和模材两大类，其成像原理为弧面透镜折射反射成像原理。柱镜光栅潜力较大，室内外打不打灯都可使用，市场普及率正不断扩大。光栅膜材曾一度因具有价格竞争力而风靡过一阵，但由于柱镜光栅板价格的逐步下降，以及膜材需要粘贴及技术还有待提高的原因使其竞争力未显突出。

参考资料：百度百科-光栅

目前市面上有的光栅按种类分为：刻划光栅、全息光栅、等离子刻蚀光栅

下面我们主要按照种类来一一介绍它们的优缺点：

1、 刻划光栅：用钻石刻刀在涂薄金属表面机械刻划而成。这类光栅一般刻线数不会太高，普遍为20g/mm到1800g/mm之间，光谱范围覆盖广，当光谱范围超过1500nm时，基本只能采用刻划光栅。由于刻划光栅制作工艺的原因，生产一片原刻光栅（母光栅）成本较高，因此衍生出复制光栅，复制光栅是通过母光栅复制而成的，性能上会稍差于原刻光栅。刻槽形状主要有以下几种：

刻划光栅的优点是衍射效率高，特别是在其闪耀角的波长上，衍射效率甚至能达到80%-90%。缺点是存在鬼线和高杂散光，主要产生的原因是因为在光栅制作中，刻划的时候存在周期性失误或者是刻划失误。

刻划光栅基本都是平面光栅

2、 全息光栅：由激光干涉条纹光刻而成。这类光栅刻划线能做的非常高，普遍为150g/mm到3600g/mm之间，当然也有很多特殊运用需要6000g/mm甚至更高，但是却不能做得很低刻线，因此全息光栅光谱范围比较适用于紫外可见近红外范围，大于1200nm基本不适用。

全息光栅的优点是刻线数能做得很高，适用于高分辨率要求的运用，同时它没有鬼线，杂散光也非常低，非常适合拉曼、荧光等运用。缺点是衍射效率低。

全息光栅有平面光栅，也有凹面光栅

3、 等离子刻蚀光栅：第三代光栅，是在全息光栅的基础上，通过等离子刻蚀出闪耀角而成。因此其具有刻划光栅的高衍射效率，也具有全息光栅无鬼线，低杂散光的优点，但是由于它是在全息光栅的基础上刻蚀得到的，所以这种光栅的刻数线也做不了太低，因此它适合的光谱范围，也是紫外可见近红外范围。

那么我们清楚了每类光栅的优缺点之后，到底如何选择一款适合自己的光栅呢？

A、最先需要考虑的就是光谱范围，根据光谱范围大致选择需要哪类光栅，比如你关注的光谱范围有大于1500nm的，那么毫无疑问，你只能选择刻划光栅。

B、其次是根据您关注的波长，选择闪耀波长，刻划光栅和等离子刻蚀光栅都有闪耀波长。

C、然后是根据光谱仪焦长，考虑分辨率，即光栅的刻数线。刻数线越高，分辨率越高。

D、最后考虑的是光栅效率，即衍射到给定级次的单色光与入射单色光的比值。光栅效率愈高，信号损失愈小，为提高此效率，除提高光栅制作工艺外，还采用特殊镀膜，提高反射效率，比如镀金等。

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