3. ルーレット ルール格子の溝形状

ユーザーインタビュー ラミナー型レプリカロト 6 ルーレット

目次

3-1. 溝形状の種類

ルーレット ルール格子(Gratings:グレーティング)は、溝の断面形状によりいくつかの種類に分類できます。ここでは当社で製作しているルーレット ルール格子のうち主な3種類の特長を紹介します。

A.ブレーズド ホログラフィック ルーレット ルール格子(BHG)

鋸歯状溝

  • 紫外から可視域の特定の波長に対して高いルーレット ルール効率を示します。
  • ブレーズ角でブレーズ波長(ルーレット ルール効率のピーク波長)が決まります。
  • 可視・紫外の分光器に使用されます。
製品例 ルーレット 倍率ブレーズド ホログラフィック 回折格子
ルーレット 倍率クロメータ用凹面回折格子
鋸歯状溝

B. ホログラフィック ルーレット ルール格子(HG)

正弦波状溝

  • 広い波長範囲でルーレット ルール効率がブロードです。
  • 溝深さでルーレット ルール効率のピーク波長が決まります。
  • 一般に、ルーレット ルール効率はブレーズド ホログラフィック ルーレット ルール格子(BHG)の半分程度ですが、溝深さ/溝周期が大きい場合にはBHG より高いルーレット ルール効率が得られることがあります。
  • 広い波長域を使用する場合や近赤外域で使用されます。
正弦波状溝

C. ラミナールーレット ルール格子

矩形状溝

  • 偶数次光のルーレット ルール効率がBHG、HG に比べて低くなります。
  • 溝深さとデューティ比(溝周期に対する溝幅)でルーレット ルール効率のピーク波長が決まります。
  • 軟X線領域での反射率が大きく取れるため、軟X線領域で使用されます。
製品例 サイゼ ルーレットレプリカ回折格子(真空紫外・軟X線領域用)
矩形状溝

3-2. ブレーズドルーレット ルール格子の特長

溝の断面形状が鋸歯状であるルーレット ルール格子(ブレーズドルーレット ルール格子)は、特定の次数と波長に対して高いルーレット ルール効率を示すという特長をもっています。
図5 に示すように、光が反射型のルーレット ルール格子に角度αで入射した場合、波長λの光が角度β でルーレット ルールします。ここで、角度αβ はルーレット ルール格子の法線からの角度で、反時計回りを正とします。するとグレーティング方程式(2)式は次のようになります。

ルーレット ルール(8)

ここで溝の斜面に対して、入射光とm 次のルーレット ルール光が鏡面反射の関係にあるとき、m 次のルーレット ルール光にエネルギーの大部分が集中します。このときの溝の傾きをブレーズ角と呼び、θBで表わすと、

ルーレット ルール(9)

となります。またこのときの波長をブレーズ波長といい、λB と表わします。ここで、λB は(9)式を(8)式に代入すると、

ルーレット ルール(10)

となります。この式から、ブレーズ波長はブレーズ角θB と入射角αによって(使用方法によって)変化することがわかります。一般にはルーレット ルール格子のブレーズ特性を一義的に表わすのに、図6 のように入射光の方向に+ 1 次のルーレット ルール光が戻るときの波長(λB(Litt))で表わします。このとき、αβθB となるので(8)式より

(11)

となります。このときの配置をリトロー配置と呼びます。当社のカタログでは、平面ルーレット ルール格子のブレーズ波長は、このリトロー配置でのブレーズ波長を記載しています。 したがって、リトロー配置以外で使用する場合でのブレーズ波長λB と、カタログ記載のブレーズ波長λB(Litt)との間には次の関係式が成り立ちます。

(12)

この式より、リトロー配置以外で使用する場合は、λB(Litt)より短くなることがわかります。 入射角αのとき、λB(Litt)とλBとの関係は、

(13)

となります。
たとえば、溝本数N = 600本/mm、入射角α= 60 °で300nm の+ 1 次光を効率よく取り出したい場合、(13)式にλB = 300nmを代入すると、ブレーズ波長λB(Litt)= 484nmとなります。したがって、カタログから λB(Litt)= 500nmのルーレット ルール格子を選んでください。
一方、凹面ルーレット ルール格子の場合は、使用する分光系の配置(マウント)でのブレーズ波長を記載しています。
ルーレット ルール格子に表示された矢印の向きは、ブレーズ方向を表わし、溝断面形状とは図6の関係になります。

図5 反射型ルーレット ルール格子

図5反射型ルーレット ルール格子

図6 リトロー配置

図6リトロー配置

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