VPHグレーティングとは

体積位相ホログラフィックグレーティング（VPHグレーティングまたはVPHG）は、
干渉の原理に基づいて動作し、グレーティング材料内の屈折率の変調により光を回折します。
光は、グレーティング材料の特性と変調の周波数（ミリメートルあたりのラインの空間周波数）に依存して、角度の範囲を介して波長によって透過し、分散されます。

Wasatch Photonics社のVPHグレーティングは、二クロム化ゼラチン(DCG)をグレーティング材料(厚さ “t”)として使用し、透過型で動作します。製造される各グレーティングは、1つのグレーティングから次のグレーティングまで一貫した性能を持つオリジナル製品であり、摩耗する可能性のある一次グレーティングの複製は決してありません。独自のプロセスにより、ストレスを最小限に抑え、低波面歪みを実現し、品質への厳格なこだわりにより、散乱を最小限に抑えています。

二クロム化ゼラチン(DCG)で回折格子の構造をホログラフィックにイメージングすることで、設計の柔軟性と正確なパラメータ制御が可能となり、非常に高品質でカスタムメイドの回折格子を1個から1000個の単位で作成することができます。完成したグレーティングは、2つの光学ウィンドウの間に封入されているため、頑丈で傷がつきにくく、取り扱いや洗浄が容易です。VPH回折格子の特長についてはこちら

各グレーティングの特性

Wasatch Photinics社には3つの主要なグレーティング(回折格子)設計技術があり、
それぞれ帯域幅、効率、偏光の面で異なる利点があります。
①標準/強化グレーティング ②ディクソングレーティング ③HD(高分散)グレーティング

標準/強化グレーティング

グレーティング材料の厚さとインデックス変調（高インデックスと低インデックスのコントラストの度合い）を変化させることで、s偏光、p偏光、または平均偏光の回折効率を最大化するようにグレーティングを強化することができます。レーザーパルス圧縮機やストレッチャーのアプリケーションでは、単一偏光で広い帯域幅にわたって非常に高い効率で動作するグレーティングを設計することができ、全動作帯域にわたって94%以上の効率が測定されます。

ディクソングレーティング

偏光に関係なく特定の帯域幅で光を分散させることを目的としており、Wasatch Photonics社の創設者の一人であるリー・ディクソンに敬意を表して名付けられた「ディクソングレーティング」デザインに適しています。この設計では、特定の波長および隣接する20～60nmでのs偏光とp偏光の両方の効率を最適化するようにインデックス変調が選択されるDCGの厚い層を使用しています。この設計技術は、天文学のための中心波長の角度調整をサポートし、大きな寸法で製造することができます。ディクソングレーティングは、一流の天文台の分光器から眼科医のオフィスのOCT診断装置、通信ネットワーク、救急隊員が使用する携帯型ラマンスキャナーまで、世界中で使用されています。

HD(高分散)グレーティング

ディクソングレーティングは、より広い帯域幅に拡張すると、1つの偏光での効率が低下します。これは、分光とOCTの両方のアプリケーションで得られるデータの品質を低下させ、使用可能な帯域幅を制限します。この制限を回避するために、HD（高分散）グレーティングを開発し、特許を取得しました。このグレーティングは、非常に広い帯域幅（200nm以上）で偏光依存性を大幅に低減します。
s偏光とp偏光が非常に効率よく回折される広帯域グレーティングの利用可能性は、多くの分光学的アプリケーション、特にラマン分光法とスペクトルドメインOCT（SD-OCT）にメリットをもたらします。

ラマン分光法は、本質的にフォトンが少ないアプリケーションであり、効率の小さな違いでも特徴的なピークが見られるかどうかを決定することができます。広い帯域幅で高効率のグレーティングを使用することで、スペクトルの極端な部分での装置効率を向上させるために、光の集光を最大化することができます。これは、ライブラリのマッチングや微量物質の検出の鍵となります。

SD-OCTでは、使用する光の帯域幅がシステムの撮像深度を決定する上で大きな役割を果たします。SD-OCTは、様々な深度で散乱された光をフーリエ変換したものであり、各波長成分の寄与が均一であることが、処理データの品質を左右する鍵となります。Wasatch Photonics社のHD(高分散)グレーティングは、広い帯域幅の極限で高効率を実現することで、より深い深度でもより鮮明な画像を得ることができます。

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