先说干货

反射光栅： 一个广义概念，指通过反射进行分光的所有衍射光栅。它包括早期的“普通”光栅和现代的闪耀光栅。

闪耀光栅： 一种经过特殊设计的反射光栅，其核心优势在于能够将大部分光能量集中到特定的衍射级次和波长范围内，从而极大地提高光谱仪的效率。

您可以这样类比：

“普通”反射光栅 像一个漫无目标、均匀散射的灯。

闪耀光栅 像一盏探照灯，把光集中照向一个特定的方向。

下面我们进行详细的对比。

1. “普通”反射光栅

这种光栅通常指最早期的、通过机械刻划在金属表面制造出的光栅，其刻槽轮廓通常是对称的锯齿形或正弦形。

刻槽形状： 对称或近似对称。

工作原理： 主要依靠光的衍射和干涉。光在每个刻槽上衍射，同时来自不同刻槽的光发生干涉，形成各级光谱。

能量分布：

光能量被均匀地分散到多个衍射级次中（零级、正负一级、正负二级等）。

零级光谱（镜面反射方向）不色散，所有波长重叠在一起，相当于一块镜子，没有分光作用。

对于光谱仪有用的各级光谱（如一级光谱）强度都很弱。大约80%以上的入射光能量被浪费在了零级和无用的高级次光谱中。

缺点： 效率极低。这是它最大的问题，导致光谱信号微弱，限制了光谱仪的信噪比和灵敏度。

2. 闪耀光栅

闪耀光栅是为了解决“普通”光栅效率低下的问题而发明的。它的核心在于其非对称的、具有特定角度的刻槽形状。

刻槽形状： 非对称的锯齿形。每个刻槽都有一个闪耀角。

工作原理： 结合了反射定律和衍射干涉。

“闪耀”效应： 每个刻槽的斜面就像一面微小的镜子。如果光按照镜面反射定律从这个斜面上反射，这个方向的光会特别强。

衍射干涉： 同时，光仍然满足光栅方程，发生衍射和干涉，形成各级光谱。

能量分布 - 关键优势：

通过精巧的设计，将上述的“镜面反射方向”（即闪耀方向）与我们想要使用的某个衍射级次（通常是一级光谱）的方向对齐。

这样，绝大部分光能量就被“集中”或“闪耀”到了这个特定的级次和特定的波长区域。

闪耀波长： 能量集中度最高的那个波长。在您设计的1550nm波段，就应该选择闪耀波长在1550nm附近的光栅。

在闪耀波长处，闪耀光栅的效率可以是“普通”光栅的5-10倍甚至更高。

优点：

极高的效率： 信噪比高，灵敏度好，特别适合弱光探测。

灵活的定制性： 通过改变闪耀角，可以为特定波段（如您的1500-1600nm）定制最优的光栅。

举个例子，比如1500-1600nm的光谱仪设计中，我推荐使用平面闪耀光栅是绝对正确的选择，原因如下：

效率需求： 近红外波段的光源（如卤素灯）本身能量较弱，探测器（InGaAs）的灵敏度也不如硅基的CCD/CMOS。因此，最大限度地利用每一分光信号至关重要。使用闪耀光栅可以确保在1550nm窗口获得最强的信号。

性能优化： 通过选择闪耀波长在1550nm、刻线密度为1800 lines/mm的闪耀光栅，您可以将系统的光学效率在核心工作波段内最大化，从而轻松实现0.1nm的高分辨率探测，并保证优异的信噪比。

结论： 对于任何追求高性能的现代光谱仪，闪耀光栅都是反射光栅中不二的选择。您可以将“闪耀光栅”理解为“高效率的反射光栅”。