【云展览 微科普】6、感知色彩的“眼睛”
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云展览 微科普
走进中国科学院创新成果展
（六）感知色彩的“眼睛”
光谱分析是人类借助光
认识世界的主要方式之一
世间万物的色彩斑斓
隐藏着哪些秘密？
人类离不开一双
能够感知色彩的“眼睛”
借助她让我们
看清世界的本质
“云展览 微科普”
系列专题为您讲述
世界上最大的中阶梯光栅
这双“眼睛”背后的神奇故事
世界最大面积中阶梯光栅短视频
1.什么是衍射光栅？
衍射光栅是一种具有规律性微结构的精密光学元件，因其具有优越的色散特性，被作为核心色散元件广泛应用在各类光谱仪器中。近年来，随着科技的不断发展，衍射光栅的分束、偏振和相位匹配等光学性能已引起国内外学者的广泛关注，光栅的应用领域也因此被不断扩展，如今衍射光栅已广泛应用在工业、农业、天文、医药、生物、航空航天等领域。
衍射光栅
2.衍射光栅的制作方法
衍射光栅的制作方法主要包括机械刻划法、全息-离子束刻蚀法和电子束光刻法等。其中，机械刻划法是运用高精度的光栅刻划机来实现光栅的制作，对于低刻线密度的红外光栅和绝大多数中阶梯光栅而言，由于光栅刻槽深度较深、衍射效率要求高、槽形要求也十分严格，一般均须采用机械刻划的方式制作。
大型衍射光栅刻划系统
3.大尺寸中阶梯光栅的制作技术
衍射光栅的尺寸大可获得高集光率和分辨本领，精度高可获得更好的信噪比，但是同时将光栅“做大”和“做精”则属于世界性难题。随着，科学技术的不断发展，大尺寸高精度中阶梯光栅已成为制约我国相关领域技术发展的“短板”，尽快研制此类光栅也是各光栅强国之间展开竞争的焦点。
中科院长春光机所是我国光栅的发源地，1959年自主研制出国内第一台光栅刻划机和第一块衍射光栅，并支持了我国第一颗原子弹爆炸试验的光谱分析工作。此后至今从未间断对光栅研制技术、超精密加工技术等方面的研究，为我国大尺寸高精度中阶梯光栅的研制打下坚定基础。
光栅刻划机是制作光栅的母机，被誉为“精密机械之王”。制作大尺寸中阶梯光栅的刻划机，要求其运行精度在约20公里行程范围内保证刻槽间距误差小于头发丝粗细的千分之一。经过误差分解，丝杠、导轨等关键机械零件远超国标零级精度，而且各零部件装调、整机运行、环境控制以及光栅刻刀调节等各个环节的精度技术指标几近极限水平。
大尺寸中阶梯光栅
4.衍射光栅有哪些用途？
光栅在工业、农业、医药、天文等众多领域发挥着不可替代的作用。生活中，从光栅中获取的光谱信息，人们可以方便的探查出农药残留、钢材质量、材料的成分、爆炸物特性以及血液样本是否符合健康标准等。天文方面，可以更加精密的分析出宇宙天体的光谱信息，从而深入研究天体的运动状态、物理性质、化学构成和天体演化等。正如美国权威光谱学家George R. Harrison对衍射光栅的评论:“我们很难找出另一种像衍射光栅这样的给众多科学领域带来更为重要信息的简单器件”。
特别感谢
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
糜小涛副研究员
提供以上内容
鸣谢
中国科学院科技促进发展局
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
文章来源：“院史天地”公众号
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