软X光消像散谱仪

用柱面镜和球体面镜组成的消像散系统，配上平焦场光栅谱仪，制作了一台理论分辨能力２５μｍ，放大５倍的一维消像散谱仪，用它对类Ｎｅ锗软Ｘ光激光的增益区进行了测量，得到了与理论相符的结果。     

变栅距闪耀光栅相对衍射效率的计算方法

提出了一种变栅距闪耀光栅相对衍射效率计算方法,它是基于变栅距闪耀光栅衍射强度分布公式得出的。该方法简洁、有效,虽然有一定的近似性,但在工程设计上仍有较强的指导性。此外,还得出变栅距闪耀光栅参数对其衍射效率的影响规律,对优化制作工艺提供了理论依据。     

非平行光束光栅照明C-T成像光谱仪消像散研究与设计

切尔尼-特纳(Czerny-Turner, C-T)光谱仪是光栅光谱仪中常用的光谱仪器。其结构紧凑, 无非球面镜, 常被用于单色仪和光谱辐射计中。对于成像光谱仪, 像散是影响其空间分辨和光能利用的主要像差。就非平行光束光栅照明像散校正方法进行了理论分析和实验验证, 提出会聚和发散光栅照明C-T成像光谱仪都可以进行像散校正, 其根本取决于光栅入射角和衍射的余弦平方比大于或小于1, 大于1对应发散照明消像散, 小于1则对应会聚照明消像散。     

变栅距衍射光栅刻划机的控制系统设计

提出了采用相位扫描方法加工变栅距（VLS）光栅的基本原理，给出了VLS光栅刻划机的控制系统，并通过刻划实验对这一新方法进行了验证。     

采用弹性基底制作变间距光栅

提出了一种新的制作变间距光栅的方法,即利用软刻蚀在厚度变化的硅橡胶(PDMS)上制作等栅距的光栅结构,然后对其拉伸加载,使其成为变间距光栅。对所制作好的变间距光栅采用基于衍射原理的逐点扫描法检测其线密度的分布,同时用经典理论推导了光栅表面的线密度分布,并对两种方法所得结果进行了比较发现,检测结果与理论分析结果相吻合。研究结果表明,这种制作变间距光栅的方法是可行的,与传统的制作方法相比,具有间距连续变化、变化规律不受光路控制以及制作成本低等优点。     

光纤Bragg光栅反射波长移位探测的一种新方法

提出了一种用计算机实现的光纤Bragg光栅反射波长移位的探测方法。由计算机经D／A转换器产生一个扫描三角波，驱动PZT周期拉伸参考光纤光栅。当参考光纤光栅栅距与传感光纤光栅栅距匹配时，探测器输出峰值，由此可测得传感光纤光栅反射波长移位。实验表明，该方法可构成柔性实验系统，具有波长移位探测精度高，线性度好，易操作等优点。     

变栅距光栅位移传感结构研究与误差分析

针对传统位移传感器测量精度低、量程小和稳定性不足的问题,文章提出并实现了一种基于变栅距光栅的位移传感器,进行位移特性测试并重点分析了测量过程中的误差问题。实验中将变栅距光栅置于电动位移平台上,通过调节平台位移控制光斑入射位置,建立光栅位移与反射光谱一级衍射中心波长之间的相关关系,实现波长对位移的编码。平台移动范围为0~20 mm,步长为2 mm,往返重复测量6次,记录各位移点处的中心波长,标定传感器的位移特性。针对各位移点重复测量产生的中心波长数据进行误差分析,采用贝塞尔公式结合别捷尔斯法分析各点多次测量数据的标准差,并结合莱以特(3σ)准则进一步判定数据的可靠性。实验结果表明,该传感系统无系统误差和粗大误差;波长与位移呈线性变化,多次重复线性度优于0.9946,传感器全量程平均位移灵敏度为16.67 nm/mm,为基于变栅距光栅位移传感系统的研究提供了一定的参考。     

宽波段全息罗兰光栅的优化

罗兰光栅存在的主要像差是像散和弧矢彗差,影响其光通量和光谱分辨率。根据凹面全息光栅的几何像差理论,分析了记录光源点在罗兰圆外所制作的全息罗兰光栅的宽波段像差特性。发现像散和弧矢彗差能够在两个波长处被同时消除;并且在两波长之间的波段范围内,像散和弧矢彗差相对传统光栅均得到明显改善。基于此像差特性提出一种设计宽波段高分辨罗兰光栅的方法,通过选择适当的使用结构和校正波长,能够在整个使用波段有效地校正像散和弧矢彗差。利用这种优化方法设计了工作波段为160~600 nm的罗兰光栅。光线追迹结果显示,所设计光栅的光谱分辨率和能量集中度在整个使用波段较传统光栅均有显著提高。     

复杂像散腔的2维失调灵敏度的矩阵表示

为了分析激光谐振腔的一般复杂像散特性,采用了8×8失调增广矩阵和MATLAB的符号运算的方法,推导出了复杂像散腔失调灵敏度的一般解析表达式。该表达式可涵盖具有多个光学元件的多种像散腔,并可定量分析这些像散腔在x-O-z和y-O-z两个平面上的失调灵敏度。计算结果表明,复杂像散腔的模场和失调灵敏度在x-O-z和y-O-z两个平面上均存在耦合。这一结果对复杂像散腔的设计与分析提供了很好的依据。     

非旋转对称光束的像散系数aZF

基于二阶矩定义,综合考虑像散光束的非旋转对称性,提出采用M4参数来描述光束的像散特性。推导出了在指定方位角上像散基模高斯光束、像散厄米高斯光束传输和像散光束的束腰、发散角的解析表达式,提出采用像散系数aZF表示光束的像散特性,最终给出了用像散系数aZF表达的M4参数(Mxx4、Myy4、Mxy4和Mr4)的解析表达式。另外,根据实测光束的M4参数反过来也可以求出光束的像散系数aZF及光束在主方向上的M4参数等。光束经过无像差旋转对称光学系统传输时,其传输不变量为aZF、JZF1和JZF2。本文所得结果对实际工作中激光器的设计、制造和应用有重要的参考价值。     

用于平场光谱仪的非球面全息凹面光栅设计

基于全息凹面光栅理论和ZEMAX软件,设计了一种用于平场光谱仪的消象差平场非球面全息凹面光栅。与采用相同口径、相同相对孔径的全息凹球面光栅构成的平场光谱仪比较,在入射狭缝宽度相同的情况下,该光栅所构成的平场光谱仪的分辨率得到明显提高。同时,利用较大相对孔径非球面全息凹面光栅,可使平场光谱仪的结构更紧凑,从而可实现平场光谱仪的小型化。     

空间探测光栅光谱仪新进展

空间探测光栅光谱仪是指利用光栅作为主色散元件在卫星轨道上对目标探测的光谱仪。阐述了用于空间探测的光栅光谱仪国内外最新发展状况,根据最新的空间探测光栅光谱仪的结构和技术指标,分析了空间光栅光谱仪的应用范围和发展方向。应用范围主要是空间环境探测和对地观测。其中空间环境主要关注电离层、臭氧层和温室气体的总量及廓线,对地观测主要是获得图谱合一的地球表面参数,在得到二维图像信息的同时,增加了一维光谱信息,使得信息量大大增加。最新的发展方向是探测谱段向紫外和红外延伸,系统覆盖更大的视场角,空间分辨率逐步提高。结合光谱仪系统可靠性高的优点,空间光栅光谱仪非常适于空间和地面环境的探测。     

球差在平场全息凹面光栅设计中的作用

基于平场全息凹面光栅几何像差理论,分析了初级像差与高阶像差特别是球差对平场全息凹面光栅成像的作用。通过一个具体的设计,分别讨论宽波段光栅和窄波段光栅设计中校正球差与否对设计结果的影响。通过对光谱像大小和各种像差系数大小进行对比分析得出以下结论:宽波段平场全息凹面光栅像差较大,决定光谱像大小的主要是初级像差,球差的影响难以显现,在进行光栅设计时可以不考虑球差;窄波段光栅的离焦像差较小,球差的影响开始变得显著,此时在设计过程中考虑球差的校正能够进一步改善光栅的成像质量。     

一维周期光栅的菲涅耳衍射研究及光栅常数的测试

基于标量衍射理论研究一维周期振幅型光栅在不同照明条件下的光波场分布,理论上获得了平面波和球面波照明条件下的菲涅耳衍射场的分布特征,并给出实验证明。根据研究结果,提出一种测量光栅常数的方法,并将该方法与用分光计测量的结果进行比较。通过实验证实了所提出方法的可行性。     

基于光栅光谱仪的玻璃透射系数测量

介绍了光栅光谱仪的工作原理,并介绍了光栅的主要性能。通过光谱仪拍摄光谱,计算出玻璃的透射率,最终换算出其透射系数。     

高精度微结构聚合物光栅的复制技术

光栅复制是降低光栅制造成本,提高产量的一条有效途径。研究了利用紫外压印技术复制微结构光栅的方法。使用玻璃基底矩形浮雕结构的微结构光栅作为母光栅,给出了利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)制作光栅模具和在光敏聚合物材料上复制微结构光栅的详细过程。经过优化工艺条件,成功地复制了一系列不同周期和开口比的微结构光栅,测试了复制光栅和母光栅的衍射图像和0级与±1级的衍射强度,结果表明,复制光栅和母光栅的衍射图像与光强分布基本一致。     

锯齿槽闪耀光栅制作误差对衍射效率的影响

与矩形槽和正弦槽光栅相比,锯齿槽光栅具有高的衍射效率,可采用全息离子束刻蚀和单点金刚石车削两种方法制造。首先,介绍了这两种方法的制造误差。然后,分析了这些制造误差对用于可见近红外和长波红外成像光谱仪的光栅衍射效率的影响,指出闪耀角误差、槽顶角误差和刻刀圆弧半径是影响锯齿槽光栅衍射效率的关键因素。为制作高质量成像光谱仪用光栅奠定了理论基础和指导。     

用改进的透射光栅谱仪定量测量x射线能谱

利用最新研制的小型化透射光栅谱仪在“神光Ⅲ”原型实验装置上测量了激光注入金腔靶时激光注入口的X射线能谱,首次实现了在上极点附近对柱腔注入口辐射的测量,且实现对x射线的二维空间分辨和谱分辨的测量。改进后的透射光栅谱仪成像系统首次使用一种错位排布的狭缝阵列结构来解决因谱仪尺寸减小带来的能谱分辨问题,并同时达到提高系统空间分辨能力的目的,实现了ICF实验研究中对移动方便和高空间分辨的需求。     

新型亚波长光栅横向腔面发射激光器

本文报道一种新型的横向腔面发射激光器,基于亚波长光栅平面内的横向谐振与垂直发射。器件采用不含DBR结构的商用波导外延材料,不需要晶片键合技术。在1552.44 nm处获得了23.0 dB的边模抑制比,最高输出功率5.32 mW。此单模激射与带边模式计算相吻合。在3维的模拟中,我们观察到光栅表面的光输出。     

准连续均匀光栅的接头对其光谱特性的影响

本文研究了以准连续均匀光栅代替线性啁啾光栅时的接头影响,利用耦合模理论和傅立叶频谱分析对接头的数目,大小及其影响进行了理论研究和数值模拟计算,并给出了接头和对其光谱特性影响的分析,计算结果。