衍射光栅赋能天文与空间探测：HORIBA 高精度光学解决方案概要

衍射光栅是天文观测与空间光谱仪器中的核心光学元件，其性能直接决定光谱分辨率、效率和系统可靠性。HORIBA 凭借超过 40 年的空间/天文光栅经验，已参与 50 余项相关任务，持续为地球观测、太阳系探测及天体物理等领域提供定制化高性能光栅。

HORIBA 与光栅业务概览

HORIBA 集团总部位于日本京都，成立于 1945 年，专注分析与测量设备的研发、制造与服务，业务覆盖能源环境、生物医疗、材料与半导体等领域。2024 财年净销售额约 3174 亿日元，员工近 9000 人。

HORIBA 法国（原 Jobin Yvon）作为光子技术卓越中心，拥有 200 余年光学创新历史，现约 500 名员工，覆盖从研发、制造到应用支持的全链条。其在拉曼光谱、原子力显微镜、椭偏仪、光栅等领域处于全球领先地位，并通过 ISO 9001/14001 质量体系保障产品可靠性。

OSIS（Optical Solutions and Industrial Spectrometers）业务单元专注于：

• 工业客户用 OEM 光栅与光谱仪（高产量）
• 定制光栅（全定制、高规格）
• 定制光栅主要应用于真空紫外/同步辐射、高能激光（最大尺寸用于拍瓦激光）以及空间/天文领域。

核心技术与制造能力

HORIBA 采用全息记录+离子束刻蚀与机械刻划两大技术路线，可生产母版与复制光栅，支持平面、球面、环面、自由曲面及棱镜等多种基底形状。

• 基底材料：熔融石英、Zerodur、碳化硅、铝等
• 槽密度：30–4800 线/mm
• 镀膜：金、铝、AlMgF₂、铂、镍等
• 光谱范围：深紫外至中红外

STG（Silica Transmission Grating） 为全息离子刻蚀透射光栅，具有高效率、低偏振依赖性、优异波前质量、高光学稳定性与可定制超大尺寸（>400 mm）等特点。

制造与计量能力包括：

• 全息记录线（最大 1.45 m）与离子束刻蚀设备（至 600 mm）
• 低槽密度机械刻划机
• 千平米级洁净室与大型真空镀膜室
• 原子力显微镜、干涉仪、测角仪、效率计等完整计量手段
• 全流程可通过计算工具与 Zemax 优化实现完全定制。

空间与天文应用亮点

HORIBA 光栅已服务于多项重要任务，典型案例如下：

• Sentinel-5（ESA，2023 年发射）：Copernicus 计划环境监测仪器中的透射 Grism，紫外波段（300–500 nm），槽密度约 1500 线/mm，效率 >55%，偏振比 <15%，对槽形与工艺控制要求极高。
• MicroCarb（CNES，2025 年发射）：微卫星 CO₂ 探测仪用 Echelle 光栅，复制于轻量化碳化硅基底，需同时覆盖多个波段并实现高精度闪耀角（约 ±0.2°）与高效率。
• INFUSE（2023 年发射）：紫外积分视场光谱仪用像差校正全息闪耀光栅，槽密度 2190 线/mm，闪耀波长约 130 nm，共制造 26 片相同复制光栅，效率与偏振性能要求严格。

此外，历史与在研任务还包括 OCO-2、JUNO、SPICE、JUICE、GEOCARB、FLEX、VEN-SPEC-U、ASPERA 等，覆盖地球观测、太阳系探测与天体物理等多个方向。

HORIBA 以成熟的全息与刻划技术、完善的制造与计量体系以及丰富的空间任务经验，为天文与空间光谱仪器提供高可靠、高性能的定制衍射光栅。无论是大尺寸、复杂像差校正，还是严格效率与偏振要求，均可实现精准匹配。

（本概要根据公开技术会议资料整理，仅供行业参考。）