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目前，光谱合束技术主要基于两类色散元件，一种是体布拉格光栅( volume Bragg grating，VBG) ，一种是多层介质膜光栅。
对于体布拉格光栅而言，当入射光波长和角度满足布拉格条件时，衍射效率获得最大值，近似于1; 而对于其他偏离布拉格条件的波长而言，衍射效率近似为0。
当两束具有一定波长差的光束以共轭的角度入射至光栅并在光栅上发生光斑重叠时，如果其中一束光λ1满足布拉格条件而另一束光λ2在光栅上的衍射效率为0，那么波长λ1的光束以最大衍射效率发生衍射，而波长λ2的光束透射经过光栅。
这样，波长λ1和λ2的两束光经过光栅作用后同轴输出，即实现了波长不同的两束光的同光路合束。以此类推，当存在N个中心波长不同的体布拉格光栅时，即可实现N + 1路不同波长光束的光谱合束。
多层介质膜光栅是一种平面光栅
其中，d 为光栅的缝距; θ1和θ2分别为光束的入射角度和衍射角度;m为衍射级次; λ为波长。由此可算出不同波长光束以同一衍射角度出射时对应的不同入射角度。
由于多层介质膜光栅的衍射主峰有一定的宽度，所以与衍射峰中心波长相差不大的其他波长，也可以在多层介质膜光栅上获得很高的衍射效率。这样，有一定波长差的多路光束，以不同的特定角度入射至多层介质膜光栅上的同一点，即可实现多路光束的同方向输出，也就完成了多路光束的光谱合束。
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