光栅衍射效率

衍射光学元件由于其特殊的性质在各种光学系统中得到了越来越多的发展和应用。对于成像光学系统中的衍射光学元件,通常采用单点金刚石车削的方法加工。在衍射光学元件加工的过程中,难免会产生一些加工误差影响衍射效率。

衍射效率是评价衍射光学元件以及含有衍射光学元件的折衍射混合光学系统的重要指标之一。光线通过衍射光学元件后,会产生多个衍射级次,一般只是关注主衍射级次的光线,其他衍射级次的光线在主衍射级像面上形成杂散光,降低像面的对比度。因此,衍射光学元件的衍射效率直接影响到衍射光学元件的成像质量,对衍射光学元件衍射效率的准确测量是十分必要的。

根据标量衍射理论,当光束从衍射光学元件的基底材料斜入射到空气中时,单层衍射光学元件的第m衍射级次的衍射效率为

m 为衍射级次，d为衍射光学元件的表面微结构高度，n（λ）为衍射光学元件的基底材料在波长为λ时的折射率。从式中可以看出，单层衍射光学元件的衍射效率只在设计波长处具有100%的衍射效率；当偏离设计波长时，衍射光学元件的衍射效率会明显下降。

ARS角分辨散射测量可实现不同类型的衍射光栅测量，通过不同衍射级的光散射分布计算得到衍射效率。