基于反射型全息光栅的温度响应特性研究

针对全息材料的热膨胀,研究了温度变化时,全息光栅条纹结构的变化情况并对多块不同制备条件下记录的反射型全息光栅进行20℃到80℃间的温度特性测量。测量结果表明,反射型全息光栅的衍射布拉格峰随温度变化而平移,最大衍射效率也因此改变。此外,反射型全息光栅对温度变化的敏感性与其条纹周期有关。     

高效平面全息衍射光栅的获取方法

从全息衍射光栅的制作原理出发,介绍了全息光栅的主要制作方法,并与刻划光栅对比分析了全息衍射光栅的诸多优点。通过利用光栅设计的耦合波理论对全息衍射光栅槽型、槽深及槽间距等进行了优化设计,同时利用离子束刻蚀技术获得了高效率全息光栅。文中全面分析了制作高效率平面全息光栅的各项关键技术。     

非异常区TM偏振波宽波段特性在激光器调谐光栅设计中的应用

通过刻划工艺控制光栅槽形零级面宽度,使-1级和0级衍射效率同时达到期望值是激光器调谐光栅研制中的技术难题。基于光栅电磁场理论,利用光栅非异常区入射波长与光栅周期之比λ/d≈1.414附近较宽波段范围内TM偏振波的衍射效率变化梯度小,而且同一波长的衍射效率随闪耀角增大呈单调递增或随槽顶角增大呈单调递减趋势的特性,给出了-1级振荡0级输出激光器调谐光栅的全三角槽形模型及设计方法。该方法用常规三角槽形光栅即可实现任意比值的-1级与0级衍射能量分布,避免了以往通过控制类梯形槽形零级面宽度来制作此类光栅的工艺不确定性,降低了制作难度。应用该模型设计并制作了-1级衍射效率为65%的0级输出激光器调谐光栅,其在10.6μm处的衍射效率误差为0.6%。该方法还适用于-1级振荡-1级输出激光器调谐光栅的设计,实现了两类激光器谐振光栅在设计方法以及制作工艺上的统一。     

亚波长光栅的衍射效率

本文使用矢量衍射理论一严格的耦合波理论对亚波长光栅的衍射效率进行了数值计算，得到在不同光栅参数时亚波长光栅的衍射效率，对影响光栅衍射效率的各个光栅参数分别进行分析，讨论了光栅在光栅参数变化时的衍射特性，给出衍射效率随光栅各个参数的变化曲线。由结果可知亚波长光栅的衍射效率随光栅槽的深度以及光栅占空比有着规律性的变化，选取不同的光栅参数就可得到完全不同的衍射效率，这样就为设计出所需要的光栅滤波特性提供了制造依据。     

Liquid crystal composites doped with inorganic nanoparticles for recording of polarization holographic gratings

The properties of polarization holographic gratings formed in liquid crystal polymer composites doped with inorganic nanoparticles (SiO₂, ZnO, Al₂O₃, and Y₂O₃) are considered. The effect of these additives on the phase transition temperature of liquid crystals of polarization gratings, diffraction efficiency, and driving voltage is demonstrated.     

非规则几何槽形光栅衍射效率自动计算方法

为了快速地自动计算非规则几何槽形光栅的衍射效率,使用MatLab软件模拟各种槽形,自动获取槽形参数,并根据这些槽形参数运用严格耦合波分析方法,计算光栅的衍射效率。结果表明所设计的计算程序能够快速自动分析非规则几何槽形并计算其衍射效率。该方法可用于循环计算槽形逐渐变化过程中的衍射效率。     

凹面光栅成像的谱线线形以及杂散光的计算

提出了一种计算凹面光栅成像的谱线强度分布和计算凹面光栅三种随机误差造成的杂散光强度分布的方法。这种方法在采用光线追迹方法的同时,也考虑到了凹面光栅的衍射效率及光栅误差造成的衍射及散射作用。并以—Seya-Namioka型光谱仪为例说明结果。     

紫外全息闪耀光栅的制作

通过理论计算研究了影响闪耀光栅衍射效率的因素,并利用离子束刻蚀模拟程序模拟刻蚀闪耀光栅来确定闪耀光栅的制作参数。以理论计算的闪耀光栅参数为依据,以刻蚀模拟程序为指导,基于全息-离子束刻蚀工艺制作了闪耀波长分别为250nm和330nm,光栅尺寸分别为85mm×85mm,60mm×60mm,线密度均为1200lp/mm的闪耀光栅。第一种光栅闪耀角为8.54°,非闪耀角为72°,其250nm波长自准直入射时的-1级衍射光衍射效率约为81%;第二种光栅闪耀角为11.68°,非闪耀角为74°,330nm波长自准直入射时的-1级衍射光衍射效率约为80%。实验结果表明,提出的方法可以在制作闪耀光栅的过程中实现对闪耀角的精确控制,获得的实验结果与理论计算结果符合较好。利用该方法能够在大尺寸基底上获得衍射效率75%的紫外闪耀光栅。     

光栅衍射效率的理论计算及实验验证

本文给出了一组可用于计算任意光栅绝对衍射效率的积分方程。通过解这些方程给出了三类光栅的效率曲线:红外光栅、可见光栅和掠入射光栅。本文还分析了光栅槽形顶角对光栅衍射效率的影响,并研究了掠入射光栅槽形衍射面角的选值问题,最后,给出了一些计算效率值的实验结果。     

任意槽形光栅衍射特性的矢量理论分析与计算

根据麦克斯韦基本方程组,推导了描述任意槽形光栅衍射特性的矢量理论分析方法——严格的耦合波方法,该方法可用来分析具有任意面型函数光栅在TE,TM两种偏振模式的平面波入射下的光栅衍射特性.文中讨论了偏振状态及光栅结构参数对几种典型槽形光栅衍射场的影响.     

GSXC—Ⅱ型平面光栅衍射效率测试仪

本文提出了一种可用于紫外、可见至近红外光波长区平面光栅衍射效率自动测试的智能化测试仪器。文中叙述了该仪器的测量原理、仪器结构、光学系统和微机接口及电子线路的基本原理,并结出了十几种典型光栅的实测曲线。实测结果表明该仪器的测量重复性优于1.5％,均方根误差小于0.5％。     

宽波段金属光栅设计中闪耀波长对光栅异常的补偿效应

给出适用性强、工艺上易于实现的单闪耀面宽波段金属光栅设计新方法。基于Rayleigh异常和共振异常两种不同的光栅异常机理,分别讨论了它们出现的条件,在光栅电磁场理论的基础上,数值分析了TE波、TM波闪耀波长的分布规律,发现了闪耀波长与光栅异常、光栅光谱范围的关系,提出了用TM波第一闪耀波长补偿Rayleigh异常或共振异常实现制作宽波段金属光栅的设计思想。同时,指出了TM波第一闪耀波长对Rayleigh异常的补偿效应,只是它对共振异常的补偿效应的极限情况。给出了将补偿效应应用于紫外可见分光光度计、近红外分光光度计和红外分光光度计用不同刻线密度宽波段金属光栅的设计实例。补偿效应法无论在理论设计上还是在工艺实现上都要优于传统的宽波段金属光栅设计方法,它可以使得用于各个波段上的宽波段金属光栅衍射效率都在40%以上。     

Thin dynamic holograms with an asymmetric fringe profile

Results of an investigation and a comparison of schemes used for recording dynamic holographic gratings in a liquid-crystal spatial light modulator, which ensure grating profile asymmetrization and, thus, a significant increase in its diffraction efficiency, are presented. Three approaches are considered: digital, analog, and self-asymmetrization of the profile due to the effect of a secondary field induced in the nematic volume. It is demonstrated that the first two approaches provide recording of gratings with low spatial frequencies (several mm⁻1) and with an approximately equal rate of asymmetry (the potential efficiency of diffraction to the first order is 70–75%), while the third approach provides recording of gratings with a much higher spatial frequency (hundreds of mm⁻1), but with a lower efficiency (about 50%).     

超精密金刚石刀具──衍射光栅刻划刀

衍射光栅是一种非常精密的光学元件。它们通常是用金刚石刀具刻划的。为了使光栅有较高的衍射效率,金刚石刻划刀应有精确的角度。正确选择金刚石晶格的方向对提高刀具的寿命非常重要。光栅刻划刀刀刃的粗糙度好于8nmRa.     

凹面光栅衍射效率测试仪精度分析和优化

分析和优化了凹面光栅衍射效率自动测试仪的测量精度,以提高凹面光栅相对衍射效率测量结果的准确性.根据凹面光栅相对衍射效率测量原理,对凹面光栅出射光谱增宽、衍射光束截面变化、光源辐射亮度的控制和测量波长同步精度等影响测量准确性的因素进行分析,给出了必要的运算关系式.采用回归分析等数学方法,基于大量实验数据建立了测量结果的优化公式,并将该公式编入测量程序,实现了在测量结束的同时自动优化测量结果.实验表明,经过优化后的测量值更加准确,与相对衍射效率理论值的偏差均在士2.5％以内,有效提高了仪器的测量精度.该方法操作简单,无需添加或改动仪器的任何部件,可满足仪器实时性强、测量准确的要求.     

任意槽形金属光栅衍射特性的矢量理论分析与计算

根据麦克斯韦基本方程组,推导了描述任意槽形金属光栅衍射特性的矢量理论分析方法——严格的耦合波方法,该方法可用来分析具有任意面型函数的金属光栅在TE,TM两种偏振模式的平面波入射下的光栅衍射特性.文中讨论了光栅结构参数,入射波参数对衍射效率的影响以及金属光栅的损耗.     

制备光致抗蚀剂光栅掩膜的衍射控制技术

通过显影过程对光致抗蚀剂光栅负一级衍射效率的观测,实现了分布反馈(DFB)光栅掩膜槽深和形状的最佳控制。该技术适用于各种集成光学波导光栅的制备。     

双矩形光栅衍射特性分析

双光栅系统的衍射一干涉效应非常重要,现从置于透镜前方的任意两个衍射屏出发,推出透镜后焦平面的光强分布可以用两个衍射屏的振幅透射率函数的相关来表示,然后把该结论用于两个完全一样的矩形光栅,得出了双矩形光栅在一些特殊间距时透镜后焦面上的光强分布可以表示为周期不同的三角形光栅透过率。     

Spectrophotometric method for measuring the groove depth of calibration reflection gratings

A method for measuring the groove depth of calibration gratings is proposed which is based on measuring the spectral dependence of the the zero-order reflection diffraction efficiency. The errors of the method are determined by three main factors: the shift of the maxima of the spectrum due to the wall slope of the grating grooves, the error in setting the wavelength of the spectrophotometer, and the divergence of the light beam in the setup. It is shown theoretically that the measurement error is in the range of 0.25–1%, depending on the fabrication technology of the grating and measuring equipment. The method was tested experimentally using commercial calibration gratings. The range of applicability of the method is discussed in terms of the geometrical parameters of the microstructure of reflection gratings and the characteristics of the spectrophotometer used.     

基于严格耦合波理论的亚波长光栅优化设计

亚波长衍射光栅的衍射效率不但与入射光的特性有关,而且与光栅结构和折射率等参数有关。采用严格耦合波理论对亚波长光栅的衍射效率公式进行了推导,对不同光栅结构参数(周期、槽深,占空比)和光栅脊、槽的折射率的亚波长衍射光栅的衍射效率进行了数值计算并用MatLab软件进行仿真模拟,光栅槽深与周期的比值为0.425,占空比为0.507,并且光栅脊、光栅槽的折射率为2.37时,得到具有最佳滤波和衍射效果的亚波长光栅的优化结构。