简单分析Wasatch Photonics体相位全息光栅VPH与表面浮雕光栅SR——偏振敏感性和光栅结构

美国Wasatch Photonics的体相位全息光栅(Volume Phase Holographic Gratings，简称VPH光栅)是一种高性能的衍射光学元件，主要用于分光——将一束复合光（如白光）按照其波长成分展开成光谱。与传统的表面浮雕光栅不同，VPH光栅的核心在于其内部体积的折射率被调制，形成一个三维的干涉条纹结构。

典型的表面浮雕光栅(Surface Relief Grating)厚度通常小于体相位全息光栅，多数表面浮雕光栅镀有反射层，作为反射光栅使用。其光栅结构通常需进行“刻槽blazed”处理，以适应特定波长和几何参数的工作要求。

体相位全息衍射光栅(Volume Phase Holographic Gratings)的厚度可大于标准表面浮雕光栅(Surface Relief Grating)，其结构中不存在开放凹槽，其工作原理基于介质折射率的变化（折射率调制），通过调节介质厚度与折射率调制量实现不同波长下的工作，体相位全息光栅通常作为透射光栅使用。

左图：表面浮雕光栅(SR光栅)    右图：体相位全息光栅(VPH光栅)

体相光栅的另一优势在于能够改变入射角，从而使特定波段区域获得更高效率。下图展示了当入射角在特定角度范围内变化时，1200l/mm光栅的效率曲线变化情况。

体相位全息光栅(VPH光栅)不同衍射角度的峰值效率变化曲线图

美国Wasatch Photonics体相位全息衍射光栅VPH(Volume Phase Holographic Gratings)的这种扫描能力适用于天文学应用，收集遥远恒星的光需要更多的光子，并且可以根据需要调整光栅以有利于光谱的某个区域。

高密度表面浮雕光栅存在偏振依赖损耗（Polarization Dependent Loss，PDL）问题，随着光栅频率增加，P偏振光会损失衍射效率（DE）。如下图所示，线间距为1200l/mm的高效SR光栅图示，随着波长增加，P偏振光强度逐渐衰减。

1200 l/mm高效率表面浮雕光栅(Surface Relief Grating)曲线图

当折射率调制调整正确时，如图所示，线间距为1200l/mm的美国Wasatch Photonics标准体积相位光栅具有比标准SR光栅更低的偏振敏感性。

标准1200 l/mm体相位全息衍射光栅/VPH光栅曲线图