普通等間距矩形或正弦光柵雖能產(chǎn)生多級(jí)衍射，但光強(qiáng)常被分散在多個(gè)級(jí)次，單級(jí)衍射效率偏低。在光譜儀、單色儀及外腔可調(diào)諧激光器中，往往希望將絕大部分能量集中到某一特定衍射級(jí)次（通常為+1級(jí)或-1級(jí)）以提高系統(tǒng)光通量，這就是閃耀光柵的核心價(jià)值。斜齒光柵加工工藝即在基板表面制作出具有特定傾斜齒形（閃耀面）的周期微結(jié)構(gòu)，使入射光在滿足光柵方程的同時(shí)也滿足反射定律于目標(biāo)波長(zhǎng)（閃耀波長(zhǎng)λ_B），從而實(shí)現(xiàn)該級(jí)次衍射效率大化（理論可達(dá)60%～80%以上，某些全息+刻蝕優(yōu)化型甚至接近理論極限）。
 

　　閃耀條件與槽形設(shè)計(jì)

　　閃耀光柵的齒面與基板法線成閃耀角β，槽距為d。當(dāng)入射光與衍射光均滿足：

　　光柵方程：d(sinα+sinβ')=mλ（α為入射角，β'為衍射角）

　　局部反射定律在閃耀面上成立（即相對(duì)于齒面法線入射角=出射角）

　　聯(lián)立可得閃耀波長(zhǎng)λ_B=(2d/m)·sinβ·cos(α–β)（Littrow配置α=β時(shí)最簡(jiǎn)形式為λ_B=2d·sinβ/m）。

　　加工工藝的目標(biāo)就是精確復(fù)制該β角與槽間距d。槽形多為三角形（鋸齒形），齒面粗糙度需控制在數(shù)納米R(shí)MS以下以減少散射損耗。

　　典型加工路線（以全息+離子束刻蝕閃耀光柵為例）

　　基板準(zhǔn)備：超低熱膨脹熔石英或零膨脹玻璃陶瓷，拋光至λ/10平面度，洗凈。

　　光刻膠涂覆與全息曝光：旋涂Shipley1813或AZ系列光刻膠（厚度≈0.5～1μm），用兩束相干紫外激光干涉形成正弦潛像。此時(shí)膠形為正弦波而非鋸齒形。

　　離子束刻蝕）：

　　先用氧等離子體部分去膠調(diào)整占空比；

　　再用惰性離子束（Ar?）或含氟/氯反應(yīng)離子束以特定入射角轟擊膠/基板，因膠厚度不均及離子入射角選擇性，將膠正弦形逐步轉(zhuǎn)移為基板上的近似三角形閃耀槽形。通過(guò)控制離子能量、入射角、刻蝕時(shí)間與選擇比可逼近設(shè)計(jì)閃耀角β及槽深h(=d·tanβ近似)。

　　此步是斜齒光柵工藝最關(guān)鍵且最難控制的環(huán)節(jié)——需使側(cè)壁陡直、底角銳利且無(wú)側(cè)向鉆蝕。

　　去膠與金屬化：去除殘留膠，真空蒸鍍高反射鋁膜（可見-近紅外）或金膜（紅外），再覆protectiveMgF?增透/保護(hù)膜。

　　拼接與檢測(cè)：大尺寸天文光柵常需多塊小光柵膠合拼接，檢測(cè)衍射效率曲線（隨波長(zhǎng)、偏振、入射角）、波前誤差及PSF。

　　機(jī)械刻劃法制閃耀光柵

　　也可直接用鉆石刻刀以設(shè)定傾斜角β在金屬膜層上刻劃，一刀成型三角槽形，無(wú)需光刻與刻蝕。該法對(duì)刻劃?rùn)C(jī)幾何精度與刀具刃口質(zhì)量要求高，適合制作超大尺寸或高槽密度（≤12000gr/mm）的反射閃耀光柵，但刀具磨損會(huì)導(dǎo)致批次間效率波動(dòng)，且存在周期性誤差。

　　主要應(yīng)用領(lǐng)域

　　斜齒（閃耀）光柵加工工藝所制的元件廣泛用于：①光譜儀單色器提高信噪比；②外腔半導(dǎo)體激光器波長(zhǎng)調(diào)諧；③成像光譜儀（機(jī)載/星載高分辨率推掃式光譜儀分光模塊）；④同步輻射與自由電子激光束線中的單色器光柵（極紫外至軟X射線波段常用變線距斜齒光柵，加工原理類似但需離子束或全息+刻蝕結(jié)合）。

　　斜齒光柵加工工藝將幾何光學(xué)中的反射定律巧妙嵌入周期衍射結(jié)構(gòu)，通過(guò)精密控制微齒傾角與槽深實(shí)現(xiàn)"把光送到該去的地方"，是高性能光譜儀器得以實(shí)現(xiàn)高光效、高分辨率分光的核心制造技術(shù)。