回折格子とは
回折格子は、周期的な構造を持つ光学部品であり、光を構成する波長に分割し回折させることで、スペクトルを作り出します。光をそのスペクトル成分に分離するためのさまざまな応用に使用されており、例えば分光法、波長フィルタリング、ファイバーオプティクスにおける波長分割多重などがあります。回折格子には主に2種類があります。
透過型回折格子
透過型回折格子は、透明な材料で作られ、定期的なスリットまたは線のパターンが光を透過させます。スリットを通過する光は回折され、隣接するスリットからの光と干渉し、光を構成する波長に分離させます。
反射型回折格子
反射型回折格子は、定期的な溝または線のパターンを持つ反射面で構成されており、光を反射します。回折格子に入射する光は回折され、隣接する溝から反射される光と干渉し、光を構成する波長に分離させます。
回折格子の原理
回折格子による回折光の角度分散は、格子の周期構造、光の波長、および入射角に依存します。これらのパラメータ間の関係は回折格子の方程式によって与えられます：
n * λ = d * (sin(α) + sin(β))
ここで、nは回折光の次数（0はゼロ次、1は一次など）を表し、λは光の波長、dは格子の隣接するスリット、溝、または線間の距離、αは入射角、βは回折角を表します。
回折格子の応用
回折格子は、材料から放出され、吸収され、または散乱される光の波長を分離し分析するために分光計に使用されます。この情報は、材料の組成、構造、性質を研究したり、未知の物質を識別したりするために使用されます。
回折格子は、特定の波長を透過または反射する一方で他を遮断する波長選択的フィルターとして光学システムに使用することができます。これは、特定の波長が必要なレーザーシステムや、異なる波長を使用して異なる信号を伝送する通信などの応用に有用です。
ファイバーオプティクス通信システムでは、回折格子は波長分割多重（WDM）およびデマルチプレクシングに使用されます。WDMは、異なる波長によって運ばれる複数の信号を単一の光ファイバーを通じて同時に伝送することを可能にし、通信システムの全体的な容量を増加させます。
回折の概念
回折は、光などの電磁波が障害物に遭遇したり、その経路に開口部（開口）を通過したりするときに発生する現象です。波は障害物や開口部と相互作用する際に曲がり、広がり、互いに干渉し、元の伝播方向から逸脱する新しい波形パターンを作り出します。
回折は電磁放射の波動性の結果であり、重ね合わせの原理に支配されます。回折の程度は、電磁波の波長と障害物や開口部のサイズが波長に対して相対的にどのくらいあるかに依存します。
