CN1650151A - 光学分光计 - Google Patents

Abstract

使用光栅对入射光衍射从而进行光谱分析。至少入射光的一部分被分离，使得该部分主要包含入射光的某一部分偏振光。保证该分离部分与入射光的剩余部分以与偏振的主方向平行的方向到达光栅，此时光栅的衍射效率最高。出于该目的，当通过一个偏振旋转元件后，至少被分离的那部分被衍射。

Description

光学分光计

技术领域

本发明涉及一种光学分光计。常见类型的光学分光计使用光栅使光产生衍射。譬如光栅是在反射或透射底片上精密排列的、完全平行的、完全等距的凹槽(“线”或“刻线”)。凹槽导致产生相互干涉的衍射效应，使得反射或透射的电磁成离散的方向时即出现结构干涉。这些方向均取决于波长，除了直接透射或反射(入射角＝反射角)的方向外，而这不被认为包含在本文所述的“衍射”定义之内。在分光计中，运用波长决定散射的结果来分析光的光谱特性。一个强度检测装置(如一个光感器)可检测光强度相对于衍射角度的函数。

背景技术

在实际应用中，对微弱入射光进行光谱特性分析时需要一个灵敏的测量元件，这种分光计最好对所用的衍射级数有高的衍射效率。例如在拉曼光谱学中，通常当低强度的光被所研究的物体非弹性散射后对其光谱进行分析就需要这种分光计。

不幸的是，在该情形下来自光栅的衍射效率并不很高，或只是入射光的一部分偏振光的效率较高，比如在掠入射使用光栅，此时当入射光与光栅平面法线的夹角增加到大于60°时该效应即已可检测到。通常光的不同偏振成分被衍射至不同的波长范围内。

发明内容

其中，本发明的目的之一是增大光栅分光计的效率。

另一个目的是增大光以掠射角入射到光栅上时的效率。

此外，本发明的另一个目的是增加由光栅衍射所获得的信息。

本发明提供一种根据权利要求1所述的分光计。光栅的衍射效率可因入射光的偏振方向的不同而不同。结果，光栅具有一个主方向，光必须沿此方向进行偏振以实现最大的衍射效率。例如，对于具有基本为正弦凹槽剖面的全息光栅，电场矢量垂直于光栅凹槽方向的偏振光(TM偏振光)，当以与法线呈一个大的角度入射到光栅平面时，其衍射效率在特定波长间隔内可以很高(例如＞90％)，而在这种情况下，电场元件平行于光栅凹槽方向的入射光(TE偏振光)的衍射效率很低(例如＜15％)。因而，这种情况下，主方向为电场矢量垂直于光栅凹槽方向的方向。

本发明提供，由入射光的剩余部分分离至少一部分入射光，这样，入射光的第一偏振成分被以比入射光的第二偏振成分高的效率被分离。分离部分进入光栅，这样当分离部分被光栅衍射时，分离部分中的第一偏振成分的方向至少有一次平行于光栅的主方向。入射光的剩余部分进入光栅，这样当剩余部分被光栅衍射时，剩余部分的第二偏振成分的方向至少有一次平行于光栅的主方向。应当认为，这里使用的术语“剩余部分”是指，分离部分和剩余部分共同组成至少部分的入射光。该术语不需要剩余部分在分光计的任何位置和分离部分相分离的传播。

因此，当分离部分和剩余部分被衍射，他们沿主方向的偏振都比入射光大。结果，入射光的整个衍射效率增加了。例如，入射光未被偏振时的情况下是这样的。但是，当偏振光被非最佳偏振的接收时，偏振入射光的衍射效率可以以这种方式增加。

此外，我们发现，在所关心的波长间隔内为达到一个高、统一且可重现的光谱分辨率，需要衍射光优选基本垂直于光栅平面被衍射。分辨率依赖于衍射方向和光栅平面法线之间角的余弦。当所关心的波长间隔的光在该角度的余弦的改变最小的方向范围内发生衍射，光谱分辨率对波长的依赖最小。而且，对于入射光在光栅上的一个给定的入射角，分辨率最大。这种情况下，偏振方向旋转尤其有利，这样，两个偏振成分至少到达光栅一次，它们的偏振方向通常平行于主方向。

此外，为了达到高效率，需要只出现一个依赖于波长的衍射级别。因此，没有到达强度检测装置或者必须被分开分析的衍射级别没有能量损失。与靠近光栅平面的法线的衍射结合，为实现此目的，入射光必须以一个相对于光栅平面相对小的角入射，该角叫做掠射角，代表性的为相对光栅平面的法线成60-85°范围，其取决于所关心的波长范围。更大的角度需要一个不实用的大光栅和透镜来收集衍射光。对于更小的角度，在不产生第二个级别衍射的波长范围内，第一个级别的衍射光方向如上所述会与正交衍射相偏离，一定程度上会失去作为完全正交衍射所获得的，与波长完全无关的光谱分辨率相对于波长的函数的优势。

在这种情况下，用于增进光栅主方向上的入射光偏振成分的同轴性的方法尤其具有优势，因为掠入射光的正交方向的衍射另一方面会降低通常所用的光栅，如全息光栅的衍射效率。

使用掠入射光的效果是入射光所照亮的光栅区域比在光到达光栅前位于入射光路径上的光学元件所需要的面积大(因为这些元件通常垂直于光传播的方向)。这意味着，在该路径上可以用相对小的、低成本的光学元件。这对用于为与光栅主方向平行的两个偏振成分的偏振方向定向的偏振旋转元件尤其有效。但它更通用于任何用于掠入射下的输入路径上的光学元件，不仅仅是当偏振都被定在主方向上时。

传统的成像元件(如透镜和曲面镜)用于分光计中光学上位于光栅的前面和后面，这样，分光计的进入口(entry opening)聚焦于检测器上(在本发明的上下文中，分光计的进入口是指穿过该点，用分光计分析的光进入分光计，包括但不限于针孔、光圈、狭缝、光纤、光学波导或者这些元件中一个或多个的组合)。当入射光以掠入射角到达光栅时，在光栅前可使用一个相对小的具有相对短的焦距的校准光学元件(衍射前成像)，在光栅后优选使用一个相对大的具有相对长焦距的光学元件(衍射后成像)。因而，信号检测效率优化，缩小了进入口在波长传播的方向的检测器上的成像，增大的检测器的光谱分辨率。

优选地，分光计在分光计的进入口和光栅直接具有第一和第二光路，入射光的第一成分基本上仅通过第一光路到达光栅，第二成分通过第二光路到达光栅，分光计在第二光路上设置偏振旋转元件，用于旋转第二成分的偏振方向，这样它基本上以主方向上的光学偏振到达光栅。当第一成分已经大体指向主方向时，它可以不经旋转的到达光栅。这可以用较少的成分(component)实现分光计。在进一步的实施例中，第二光路包含第一光路。第二光路号包括一个由光栅第一路径镜面反射的光的路径，一个用于将镜面反射光反射到光栅上的反射元件和一个用于旋转在完全垂直的第二光路上的镜面反射光的偏振的偏振旋转元件。这样，使用光栅镜面反射的偏振选择效果来提取用于旋转其偏振的第二偏振成分(尽管镜面反射光通常没有被完全偏振，但是它通常比入射光更进一步的被偏振。因而主方向上任何依赖于波长的变化会自动得到解决。

在直交偏振的另一个实施例中，所分析的光的成分在光栅衍射前，在分光计的进入口和光栅直接的路径上被分离。分离后的两个偏振成分所沿着的路径根据它们各自偏振旋转的量而彼此不同，因此，两个偏振成分都以主方向到达偏振的光栅。因而，两个偏振成分以完全相同的方向到达光栅，使得第一级别衍射依赖于波长的方向完全与两个部分的方向相一致。

分光计使衍射光在检测器上成像。一个实施例中，构建第一和第二光路，这样，分光计使入射光的第一偏振成分每一个波长成分在检测器上完全相同的位置成像，在该位置，分光计使入射光的第二偏振成分的相应波长成分成像。这样，可以得到一个高效的分光计。

在另一个实施例中，构建光路，使分光计使入射光的第一偏振成分的波长成分在光栅衍射后，在检测器上一系列位置成像，这些位置可检测的和分光计使第二部分的波长成分成像的进一步的位置不同。因而，可以分析两个光谱，每个对应偏振成分各自的部分，一个单个光栅使用的一个单个的衍射实验。一个二维排列的检测器元件，如电荷耦合装置(CCD)可用来检测不同波长的两个偏振成分的衍射光的强度。替代的，使用一对线性检测器，每个检测器作为用于测量偏振成分之一的衍射光强度相对于波长的函数。

当由光栅反射的光直接沿光栅反射的方向反射回光栅时，两个偏振成分的光谱根据它们的空间波长依赖性成像，并在检测器的相对方向上延伸。因此，两个光谱优选成像于检测器上空间地不同位置。在另一个实施例中，直接反射光穿过将光由完全和原始入射光相同的方向引导至光栅上的路径。因而，两个偏振成分的衍射光具有相同类型的对检测器的空间波长依赖性。

在进一步的实施例中，分光计包括一个位于光栅和检测器之间的偏振滤光器，阻挡任何垂直于主方向的偏振方向的衍射光。因而，保证了一个特殊的检测器元件仅接收完全和主方向偏振平行的光。

优选地，从分光计进入口发出的光以一个选择的角度到达光栅，这样，第一级别的衍射出现在基本垂直或至少接近垂直于一个所关心的波长范围的光栅平面的方向。结果可得到最大分辨率，且分辨率对波长的依赖最小化。应当认为，即使从分光计进入口发出的光的偏振成分没有旋转至都和光栅线平行，仍可以达到这种效果。然而，这样一个偏振角的旋转对于正交衍射角的情况尤其有用，因为在后面的情况下，当没有采取措施来保证两个偏振成分的有效衍射时，效率会降低。当选择光栅周期和入射角时更是这种情况，这样，基本上只产生第一级光栅衍射，且为增大效率基本和光栅平面正交。即使当被光栅衍射时，没有旋转两个偏振成分以使两部分的电场矢量和光栅线垂直，也还可应用这种方法。但是后面一种情况效率提高了。

附图说明

利用下面的附图，对该分光计的这些及其它目的和优点方面以及测量方法进行详细描述。

图1给出了一个分光计；

图1A给出了一个光栅和一个坐标***；

图2A给出了通过光栅散射的光束；

图2B光束宽度的图解；

图3～图6给出了不同的偏振下光束的散射；

图7给出了分光计的另一种结构形式；

图8给出了光束分离及偏振旋转元件。

具体实施方式

图1示意性的给出了一个分光计100。分光计100包含光学入口110，一个光栅2，光学检测器112和一个检测器114。分光计100用于测量光的强度相对于波长的函数。该分光计100的一个应用例是在拉曼散射实验中，对非弹性散射光(散射光的波长不同于入射在样品上的光的波长)的强度与波长的函数进行测量。如示例，图1示意性的给出了一种包括一个优选的单色光源102及样品104在内的拉曼测量结构。在操作中，光源102产生光以照射样品104，而样品对光产生散射。散射光被导入测量散射光强度与波长(或者说，频率)函数关系的分光计100。

图1A给出了用于分光计内的一个反射光栅2。光栅有一系列的彼此平行的凹槽。尽管光栅2的衍射结构通常为“凹槽”或“线”，这些术语应被认为包含任一类型的具有空间间距衍射性能的结构。从不同凹槽衍射的光束所产生的干涉光导致了波长在一定角度下与凹槽的衍射成函数关系。

为了描述本发明，对应于光栅2定义了一个坐标***。坐标***的中心就是分光计中光栅前表面的中心。X轴通过坐标***的中心点且与光栅的表面垂直。Y轴通过坐标***的中心点且与X轴及光栅凹槽的方向垂直。Z轴通过坐标***的中心点且同时与X轴和Y轴垂直，因此它与光栅凹槽的方向平行。

定义角α为在XY平面上的，入射到光栅平面的光矢量与Y轴正向的夹角。在反射光栅的例子中定义角βλ1为Y轴正向与波长为λ的光被光栅第一级衍射后光束的夹角。

第n级衍射的衍射光满足等式(等式1)：

nλ＝d.(cosα+cosβ_λ)

其中：n＝衍射的次序

      λ＝衍射光的波长

      d＝光栅常数(光栅上连续凹槽之间的距离)

      α为以上定义

      β_λn即波长为λ的被n级衍射的衍射光的角度

在本发明中第一级衍射是通过等式1来定义的，其中的整数n取值为1。(当n＝0时产生镜面反射，而不会出现上下文中的“衍射”)。

图2A给出了包含一系列所需波长λ的光束1，入射到具有与坐标***的Z轴平行的凹槽反射光栅2上。光束1在XY平面上，且与光栅平面成α角。光束3是通过光栅2的镜面反射光。适当的选择光栅常数d和光束1的入射角α且仅允许在第一级产生衍射。以下是当满足下列条件时所需波长的情况：

2λ/d-cosα＞1(n＞1时不产生衍射)且

λ/d+cosα＞1(n＜0时不产生衍射)

上述条件的应用是对于平面反射光栅的，入射波长的第一级衍射将在角度β_λ处出现，如图2A所示，小于90°。

在该条件下，当角度α变小时，通过合理的选择凹槽剖面和光栅涂层，运用可购得的专用软件包如IIC公司的pCgrate-软件，可算出TM偏振光的第一级衍射效率将非常高(＞90％)。作为对照，TE-偏振光的第一级衍射非常微弱因而集中在镜面反射光(如在光束3)。

光学检测器中的透镜4用于将经过第一级衍射的，目的波长的光聚焦到一个(多途径的)检测器114上的感光装置5，如光电二极管排列或一个电荷耦合装置。

光通过入射开口进入分光计100。优选光学入口110包括一个形如针孔或裂缝的狭窄开口，且通过光栅2，光学入口110和光学检测件112一起通到检测器114。优选地，从开口来的光经过光栅2校准后聚焦到检测器114上。光学入口110到光学检测件112间的光学元件易于插拔，在没有引入潜在的光学像差时，这对防止分光计的性能降低是有必要的额外措施，如在光学分辨率或信号输出方面。但当然，当光束在光栅2上没有完全校准时，分光计100仍然会工作。

优选的，因此，光学入口110包括一个光学元件，用来校准经过开口的光束。开口可以是如针孔、光圈、裂缝、通过一个光纤或多个光纤。众所周知，对于如本发明所描述的分散分光计，针孔或光圈的直径，或是单(多)光纤的中心位置，或是裂缝的宽度都与分光计的分辨率有直接的关系。待分析的光通过一个小针孔或一个细微的光纤进入分光计，D_beam即入射到光栅的光经校准后光束的宽度，取决于待分析光进入分光计的入射角度以及校准光束的光束元件的焦距长度。

经过第一级衍射的光束(垂直于Z轴的方向)宽度将出现显著增大倍率M，如等式2所给出。

M＝D_beam’/D_beam＝sinβ_λ/sinα

其中：

D_beam’＝波长为λ时第一级衍射光束的直径(在XY平面上)

D_beam＝入射光束的直径

光栅2的宽度(Y轴上的尺寸)必须比D_beam/sinα要大，以完全容纳入射光1。光学检测器112中透镜4的尺寸有针对的选择，以保证对第一级衍射光进行有效的检测。

光束的显著增大倍率M的优点在于，光通过针孔或光纤中心或其它形式的开口进入分光计，在分散到检测器5的波长方向以同样的参数M缩小(不考虑透镜的像差)，因此增强了光学分辨率。

图3给出了一个分光计，其内在从光栅2来的光学反射通道上加入一个偏振旋转元件和镜子。偏振旋转元件用于旋转偏振光并将其来回反射共90°。例如，一个λ/4(即四分之一波相延迟)的圆盘可用作偏振光的旋转元件。在操作中，入射光1通过光栅2的光学反射(光束3)通过一个λ/4盘6后，被转化为循环偏振光。然后被镜子7反射回，再次通过λ/4盘6。光学反射光两次通过λ/4盘6，可产生将偏振光旋转90°的效应。这意味着原来为TE-偏振光的第一级衍射非常微弱，现在再次入射到光栅上是TM偏振且在光栅2的第一级衍射很显著。透镜4同时收集直接衍射的第一级衍射光以及经镜子7反射且通过偏振光旋转元件6后的第一级衍射光。透镜4将目的波长聚焦到检测器5上。

在图3的结构中，首先被光学反射然后投射到光栅2的光被聚焦到检测器5上，该位置不同于直接第一级衍射的光1的聚焦位置。这表明需要用一个足够大的检测器收集所有第一级的衍射光，以检测来自两个光谱的、并排投射到其上的光线。

图4给出在第一级反射光路上装有线性偏振器10的分光计。偏振器10在第一级衍射光路上传输TM偏振光，并阻挡垂直于该方向的偏振光。

在操作中只有TM偏振光被检测到。第一级衍射光11投射到检测器5给出了入射光1的一段TM光谱。第一级衍射光12投射到检测器5给出了入射光1的一段TE偏振光谱。

取决于入射光中可出现的波长，在检测器上的目的光谱范围外的光谱范围，两个光谱将出现重叠。如果光出现在目的光谱范围外的光束1中，最好在分光计中增加一个或多个光纤，且最好在光学入口110上。目的波长范围内的光可通过该光纤，而可能产生光谱重叠波长的光将被阻挡，从而优先入射到检测器上。这种对入射光的限制除了可获得目的光谱范围，还可防止所有的干扰波长，例如通过一个绝缘的宽带通道光纤本身或其它形式。光纤优选安装在校准光束的通道上。

然而，还有其它消除直接反射光的光谱与已旋转的偏振光的光谱之间出现光谱重叠的方法。如图3中的入射光1可射到光栅2上，从而光束1与XY平面成一个非常小的γ角。

图5描述了入射光1与XY平面成γ角的情况。透镜4的光学轴的中心与检测器5的中心仍在XY平面上。在该情况下入射光1与不再具有偏振成分的衍射光与光栅的凹槽方向精确平行。然而对于小的角度α，光栅的衍射性能将不会受到大的影响。TM偏振光(与光栅的凹槽垂直的电场矢量)将仍产生显著的第一级衍射，而TE偏振光(垂直于TM偏振光)则产生微弱的衍射。在图5所描述的条件下，入射光在XY平面上方射到光栅上。因此入射光的直接在第一级产生衍射的TM偏振光部分被聚焦到检测器5的下半部分。被镜面反射的光，主要是TE偏振光，则通过镜子7被反射回。在该光路上，它通过λ/4盘6两次，并产生将偏振光旋转90°的效应。被镜子7反射回的光束以及被光栅2第一级显著衍射的光束被聚焦到检测器5的上半部分。对于检测器5，可用一个例如电荷耦合装置的二维排列的感光元件。具有该感光元件的检测器可分别分辩出两个光谱的投影，这就避免了光谱的重叠。

镜子7将TE偏振光沿从光栅2来的方向反射回光栅2，安装镜子7的实施例具有最小化TE偏振光使其结构均衡的优点。然而本发明并不局限于该实施例。

图6给出包含一对镜子60，61及一个用于将通过它的光旋转90°的λ/2盘62。第一个镜子60将来自光栅2的垂直反射光，通过λ/2盘62，反射到第二个镜子61。第二个镜子61被安装在入射光6的下方或上方。半波态延迟盘62将偏振光旋转90°。镜子61将光束反射到光栅2并与XY平面成γ₂的夹角。γ₂角与γ₁角在入射光与XY平面之间有所不同。结果是如图6所示，直接产生第一级衍射的光束被聚焦到检测器114的某一位置，而通过镜子60，61反射后到达光栅2的光束再产生的第一级衍射的光束则被聚焦到检测器的另一位置。这种结构的优点在于可避免两个光谱出现重叠且与图3所示的结构相比，可大幅降低透镜4和检测器114的直径。这可显著的降低成本。

各种其它大众所熟知的将偏振光旋转的装置可用一个相位推延板来代替。这些包括，但不局限于此，使用多反射表面的组合将偏振光旋转。

图2至图6所示的结构中，光栅本身就可将入射光分离为初级。然而，还可用一个额外的偏振分离器来对偏振光束进行分离。

图7给出一种替代方法。在该方法中，分离器70将入射光分离为两束光，一束为TM偏振光，另一束为TE偏振光。在第二束偏振光被导到光栅2之前，分离器70将其旋转90°。

图8给出了一个非彩色的偏振光分离器，它可用于分离偏振光并将其旋转。分离后互相垂直的偏振光直接被导向光栅2(未示出)。通过半波态延迟盘，可将含TE偏振光的偏振被旋转90°。图8的分离器仅是举例说明：任何已知的方法均可实现对偏振光的分离。

图7分光计的实施例中，光束均以相同角度(平行光)导向光栅2。结果是通过透镜4，两束光从光栅产生的第一级偏振中不同波长的部分将被聚焦到检测器114上的同一位置。如果入射光未被偏振或无需了解进入分光计的光的偏振情况时，该选项十分有用。

在另一个实施例中，光束以相互不同的角度(彼此不平行)入射到光栅2上。结果是，两束光的第一级衍射光将被聚焦到检测器上的不同位置。如果是对检测信号偏振状态的信息感兴趣，则这种选择十分有用。比如，可用一个二维的检测器阵列如一个电荷耦合装置分辩两个光谱的输出。

Claims (15)

1.一种光学分光计，包括：

接收入射光的进入口；

光栅；

第一和第二光路，入射光沿着该第一和第二光路入射到光栅上，至少第二光路的一部分不与第一光路重合，根据入射光的偏振特性选择的入射光的一种成分通过第二光路的该部分；

在所述部分中的至少一个偏振旋转元件，用于对入射光的所述成分的偏振方向进行旋转，从而使入射光到达光栅时，该最大偏振方向基本沿着偏振的主方向，偏振光被光栅以最大效率衍射。

2.根据权利要求1的分光计，其中，入射光的第一偏振成分在到达光栅后基本只通过第一光路被衍射，入射光的第二偏振成分在到达光栅后通过第二光路被衍射，所述至少一个偏振旋转元件被设置以旋转来自第二偏振成分的光的偏振方向，使得第二偏振成分相对于第一偏振成分的偏振方向正交地旋转并到达光栅。

3.根据权利要求2的分光计，其中，第二光路包含了跟随有一个分路的第一光路，沿着该分路，光被光栅镜面反射而未被衍射，该分光计包含一反射元件，以将从分路来的反射光反射回光栅上；偏振旋转元件被设置成：在光从光栅反射出来到回到光栅的过程中，基本正交地旋转反射光的偏振方向。

4.根据权利要求2的分光计，包括：一个偏振敏感分光元件，第一光路内包含该分光元件对于第一偏振成分的第一输出，第二光路从分光元件的第二输出连通至光栅，第一光路的一部分和第二光路从分光元件连通至光栅，且由至少一个偏振旋转元件产生的偏振旋转量彼此不同，因此使得两个偏振成分均以平行于主方向的偏振方向到达光栅。

5.根据权利要求2或3或4的分光计，包括用于检测被光栅衍射的光的检测器，其中，第一光路和第二光路被设置成使得分光计将入射光的第一偏振成分的每一波长成分都投影到检测器上，该投影位置与分光计将入射光的第二偏振成分的对应波长成分投影的位置基本相同。

6.根据权利要求2或3或4的分光计，包括用于检测被光栅衍射的光的检测器，其中，光路被设置成使得在光栅衍射后，分光计将入射光的第一偏振成分的各波长成分投影到一系列位置，该一系列位置以能够被检测到的方式区分于分光计将入射光的第二偏振成分的各波长成分投影到的其它位置。

7.根据权利要求6的分光计，包括在光栅与检测器之间的偏振滤光器，该滤光器的取向被设置，以阻挡衍射光中偏振方向与主方向垂直的成分。

8.根据前述任一权利要求的分光计，包括用于检测被光栅衍射的光的检测器，该检测器被设置成使得在与光栅平面基本垂直的方向，在一个所关心的波长范围内发生第一级衍射，检测器被定位以接收在包含或临近于该垂直方向的一系列方向上衍射的光。

9.根据前述任一权利要求的分光计，该分光计被设置成使得当入射光被衍射时，入射光以一个掠射角入射到光栅上。

10.根据前述任一权利要求的分光计，其中，光栅周期与光在光栅上的入射角的值具有选定的数值，使得在一个所关心的波长范围内，除第一级衍射以外，基本不可能有依赖于波长的衍射。

11.根据前述任一权利要求的光学分光计，其中，光栅的类型是：在主方向上，入射到光栅上的光的电场矢量与光栅刻线基本垂直。

12.一种对光进行光谱分析的方法，该方法包括：

接收入射光；

使用光栅对入射光进行衍射，光栅具有一个主方向，使得当偏振光的偏振方向与主方向平行时，偏振光被以最大效率衍射；

从入射光的剩余部分中分离出入射光的至少一部分，使得对于入射光的第一偏振成分的分光效率高于入射光的第二偏振成分的分光效率；

将该分离出的部分导向光栅，使得当该分离出的部分被光栅衍射时，该分离出的部分中第一偏振成分的方向至少与主方向平行一次，并且，将入射光的剩余部分导向光栅，使得当该剩余部分被光栅衍射时，该剩余部分中第二偏振成分的方向至少与主方向平行一次。

13.根据权利要求12的方法，其中，所述的分光是通过将入射光导向光栅，并在从光栅镜面反射的方向上接收分离出的部分来实现的，该分离出的部分被导回光栅，以便沿着含有一偏振旋转元件的光路产生衍射，该偏振元件在所述光路中将该分离出的部分的偏振方向正交地旋转。

14.根据权利要求13的方法，其中，该分离出的部分沿着来自光栅的光路折返并被反射回光栅，使得该分离出的部分往复通过偏振旋转元件，在该往复通过的过程中，偏振旋转元件对该分离出的部分的偏振方向进行旋转，每次转过所述正交旋转的一半。

15.根据权利要求12的方法，其中，所述的分光是通过在入射光到达光栅之前使用偏振分光元件实现的，该分离出的部分与剩余部分分别通过第一和第二光路被导向光栅，至少第一光路包含一偏振旋转元件，以便相对于该剩余部分正交地旋转该分离出的部分的偏振方向。

Images