全息棱镜光栅和笔式分光镜

　　棱镜和光栅均是常用的色散分光元件，两者的偏向角都随色散率增大，导致仪器体积增大。如图1(a)和(b)所示，棱镜和光栅的正一级衍射光的偏转方向相反，色散方向一致，因此，如图1将它们组合成折射衍射混合型元件(称为棱镜光栅)便可使入射光和某一波长出射光的偏向角等于零，即偏向角互相抵消和色散相加，由此可构成直进直出、结构紧凑和体积小的光谱仪。

　　这种混合色散元件也称为开普顿光栅，最早主要用于天文望远镜，观测太阳等天体的光谱川:另一个重要的应用是利用光栅的负一级衍射光，使棱镜和光栅的色散互相抵消，构成恒定色散干涉光谱仪。本文首先报导利用激光全息技术制造棱镜光栅的实验方法及其衍射效率的测试结果，然后，介绍基于这种全息光学元件(HOE)的笔式分光镜。

　　全息棱镜光栅的制造和测试

　    介绍了棱镜光栅的设计，用激光全息方法制作光栅具有许多传统机械刻划方法难以相比的，其中一次成形、成本低、不受基片光栅刻划面形状的限制和衍射效率曲线平坦等特点尤为人们所注意。采用该方法制造棱镜光栅时要解决的主要问题是，如何确保光栅栅槽取向垂直于棱镜的主截面，即垂直于图1平面，对于圆柱体棱镜，待记录刻划光栅的倾斜平面的几何形状是椭圆，如图2所示，栅槽应平行于椭圆的短轴，另外栅槽应是直线，至少不致严重影响最终的象质。

　　全息棱镜光栅的制造光路如图3所示，利用A:离子激光器的457.gnm光束，分束器BS将它分成等强的两束激光，经反射镜Ml和MZ后，分别用显微镜头Ll和LZ扩束，及用针孔滤波器Fl和FZ滤波，两相干激光束相交于棱镜斜面P上，形成间距满足设计要求的干涉条纹图祥。为了获得等间距直线栅槽，又考虑到最终制成HOE的表面质量和杂散光，不允许在两针孔滤波器和记录面之间插入任何光学元件，一个解决办法是记录两球面波的无透镜傅里叶变换全息图阁，调整光路使两光束夹角的角平分线与斜平面P的法线N重合，两针孔滤波器Fl和FZ离记录面P的距离相等，并使该距离尽可能大。

　　这时，两相干光束形成的干涉条纹取向垂直于这两束相干光组成的平面(即图三平面)，为了使光栅栅槽取向垂直于棱镜的主截面，我们引入另一束632.snmHe—Ne激光束调整棱镜PM主截面的取向。首先，调节He--Ne激光器输出的细光束，使之在两Ar离子相千激光束构成的平面内，并以适当的角度入射到棱镜斜平面上;然后，利用棱镜对He--Ne细激光束的折射和反射光束Bl和BZ，调整棱镜的取向，使折射和反射光束Bl、BZ及入射光束A在同一平面内，这样，棱镜的主截面垂直于两Ar离子相干光束形成的干涉光束形成的干涉条纹，记录此条纹便得到符合要求的全息棱镜光栅。