Faser-Bragg-Gitter sind optische Komponenten mit einer periodischen Struktur, die Licht in Strahlen trennen, die sich in vorhersehbaren Richtungen basierend auf der Wellenlänge ausbreiten. Gitter dienen als Kerndispersionselement vieler moderner spektroskopischer Instrumente. Sie bieten die entscheidende Funktion, die Wellenlänge des Lichts auszuwählen, die für die Durchführung der vorliegenden Analyse erforderlich ist. Die Auswahl des besten Gitters für eine Anwendung ist nicht schwierig, erfordert jedoch in der Regel ein gewisses Maß an Entscheidungsfindung bei der Priorisierung der Schlüsselparameter der Anwendung.

Jede spektroskopische Anwendung hat mindestens zwei grundlegende Systemanforderungen: Sie muss in der Lage sein, Materialien über den gewünschten Spektralbereich von Interesse zu analysieren, und sie muss in der Lage sein, eine spektrale Bandbreite bereitzustellen, die klein genug ist, um die interessanten Merkmale aufzulösen. Diese beiden wesentlichen Anforderungen bilden die Grundlage für die Gitterauswahl. Andere Gittereigenschaften werden dann ausgewählt, um die Leistung innerhalb dieser grundlegenden Einschränkungen zu optimieren.

Die beiden häufigsten Nutprofile sind als linear und holographisch bekannt, was mit der Methode zusammenhängt, die verwendet wird, um das Hauptgitter herzustellen. Rillgitter können mit einem Ritzwerkzeug hergestellt werden, bei dem Nuten in einer reflektierenden Oberfläche mit einem Diamantwerkzeug physikalisch geformt werden. Rillenprofile sind sehr steuerbar und einfach für eine bestimmte Anwendung zu optimieren und bieten in den meisten Fällen die beste Beugungseffizienz aufgrund dieses Freiheitsgrades.

Dispersion, Auflösung und Auflösungsvermögen

Die primäre Funktion eines Beugungsgitters in einem spektroskopischen Instrument besteht darin, eine Breitbandquelle winkelförmig in ein Spektrum zu trennen, wobei jede Wellenlänge eine bekannte Richtung hat. Diese Eigenschaft wird Dispersion genannt, und die Gleichung, die die Beziehung zwischen Wellenlänge und Winkel angibt, wird oft als Gittergleichung bezeichnet:

n λ d (sin θ θ θ‘)

Auflösung ist eine Systemeigenschaft, keine Gittereigenschaft. Ein spektroskopisches Instrument muss eine spektrale Bandbreite bieten, die schmal genug ist, um interessante Merkmale zu unterscheiden. Dies wird durch eine Kombination der Winkelstreuung des Gitters und der Brennweite des Systems und durch Begrenzung der Blendenbreite erreicht. Spektrale Bandbreite in der Detektorebene kann mit einem Gitter mit geringer Dispersion und einer langen Brennweite genauso gut erreicht werden wie mit einem Gitter mit hoher Dispersion und einer kürzeren Brennweite. Bei Systemen mit einem Ein-Element-Detektor, wie einem Abtastmonochromator, ist die Grenzöffnung in der Regel ein physikalischer Schlitz von bekannter Breite. In einem Festgitter-Spektrometer ist die begrenzende Blende normalerweise ein Array-Element oder Kamerapixel.