全息拼接光栅的误差研究

为了制作大面积拼接光栅,对全息光栅拼接误差进行了分析。利用参考光栅与光场光栅形成的莫尔条纹来控制拼接光栅位置和误差,确定了参考光栅莫尔条纹间距、倾斜度及相位与拼接光栅位置之间的关系。研究了参考光栅面和拼接光栅基片不平行时莫尔条纹与拼接光栅条纹的相位一致性,计算了光程差漂移对拼接光栅相位对准误差的影响,分析了工作平台移动对光栅拼接误差的影响。得出光栅拼接总误差为0.15λ,该误差接近光栅拼接精度要求,通过实验验证了全息光栅拼接误差分析的正确性。结果表明,利用参考光栅进行全息光栅拼接是可行的。全息拼接光栅的误差分析为制作米量级高精度拼接光栅提供了理论支持。     

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。     

光纤光栅传感系统信号解调技术的研究

光纤光栅传感是光纤光栅的重要应用之一,波长信号的解调是实现光纤光栅传感网络的关键。介绍了布喇格光纤光栅(FBG)传感的基本原理,对比FBG说明了长周期光纤光栅(LPG)的特点。阐述了基于长周期光栅的布喇格光纤光栅的解调技术,详细阐述了用长周期光纤光栅来解调布喇格光纤光栅的具体方案及技术。     

高稳定性阵列光栅拼接架设计与验证

光栅拼接是解决光栅口径限制的一种有效途径,而光栅拼接的难点是子光栅的精密调整和稳定性保持。为实现子光栅的精密调整,采用了差动螺纹和压电驱动器两级驱动调整机构,子光栅调整精度可达纳米量级;为提高光栅拼接架结构稳定性,对影响光栅拼接架结构稳定性的因素进行了理论分析,根据分析结果,设计了新型的光栅拼接架,采用整体式支撑结构以提高光栅拼接架的固有频率,用柔性铰链代替弹簧以提高子光栅与光栅支撑架的联接刚度,光栅拼接架的稳定性得到大幅提高。经实验测试,拼接架的稳定时间超过1h,子光栅间相对位移标准差为35.7nm,拼接架满足使用要求。     

WDM系统中啁啾光纤光栅带外色散的影响

对啁啾光栅阻带外的色散特性进行了深入理论分析，在WDM系统中往往需要光栅级联来完成单个光栅不能实现的功能，级联光栅时，前面光栅的阻带外色散要对接续在其后面的光栅产生影响，增大了光栅的时延波动。对光栅级相互间的影响进行了理论分析与实验验证，提出了降低光栅间相互影响的方法是降低调制或光栅切趾，在光栅级联时采用高阶高斯切趾的效果最好。     

光纤光栅传感器的研究与应用

介绍了光纤光栅传感器的技术优势。阐述了光纤光栅传感器的基本结构和布拉格光纤光栅的工作原理,分析了光纤光栅对温度和应变区分测量的机理,并从不同角度归纳出光纤光栅传感的温度、应变同时区分测量的技术方案,最后简单介绍了光纤光栅的应用。     

光纤光栅特性分析

本文介绍了由传输矩阵计算光纤光栅特性的方法,并应用该方法分析了不同切趾形式的Bragg光纤光栅反射谱,变周期光纤光栅的反射谱和色散特性,相移光栅以及取样光栅的反射谱。得出了光栅参量对其特性的影响规律,并用实验验证了切趾光栅、取样光栅的理论分析。     

弯曲长周期光子晶体光纤光栅传感器的研究

为了研究弯曲长周期光子晶体光纤光栅传感器谐振波长漂移量与光栅弯曲形变的关系,采用耦合模理论和计算机模拟方法进行了理论计算和仿真研究,推导出弯曲光子晶体光纤长周期光栅谐振波长表达式,设计了一般弯曲长周期光子晶体光纤光栅传感器系统模型,分析了弯曲长周期光子晶体光纤光栅传感器的基本工作原理,并计算了长周期光子晶体光纤光栅弯曲曲率、光栅有效折射率和谐振波长与弯曲应变的关系。结果表明,随着光栅弯曲形变的增加,光栅的曲率会增加,光栅传感器的谐振波长漂移量会增加,光栅每发生1变化,光栅谐振波长的漂移量变化0.014nm。     

刻划光栅制造技术研究进展

刻划光栅的槽形为三角形或梯形、自由光谱范围窄、理论分辨本领与平面光栅有可能达到的最高分辨本领相差无几、角色散比平面光栅高几倍,为了利用这些优点研究人员对光栅刻划机不断改进。本文论述了刻划光栅制造技术的进展,首先分析了刻划光栅传统的制造方法,介绍了各种技术的原理及成果。讨论了刻划光栅最新的制造技术,最后对刻划光栅制造技术的发展趋势做了简要预测。     

长周期莫尔光栅的实验研究

相移长周期光栅和变迹长周期光栅作为两种特殊的长周期光纤光栅,由于其特殊的光谱特性,受到了人们的关注。结合长周期莫尔光栅理论,利用紫外逐点写入和两次曝光法,通过灵活地控制两次曝光的周期、起始位置、曝光量等制作参数,在高掺锗载氢光纤上写入了多种长周期莫尔光栅,实现了长周期光纤光栅的相移效应和变迹效应。结果表明,莫尔技术可以被很好地应用于相移长周期光栅和变迹长周期光栅等特殊光栅的制作。     

一种新型的光束分束结构--复合调制型光栅

提出利用表面既有浮雕,体内又有折射率调制的一种新型衍射光栅来实现光束分束功能。针对波长为850nm正负一级和零级等衍射效率的光束分束器,优化设计了面型为正弦形、三角形、矩形的浮雕光栅以及体积相位全息光栅和复合调制型光栅共五种光栅。同时数值模拟了该光栅结构在实验制作过程中对各光栅参量误差的不敏感程度,该光栅在实验制作上优于其他类型光栅。     

应用于锗硅材料的高效耦合光栅研究

为实现单模光纤与锗硅材料器件的垂直耦合并提高耦合效率,设计了一种锗硅光栅耦合器。通过在硅衬底上增加金属反射层来提高光栅的耦合效率,并利用时域有限差分法仿真软件对锗硅光栅的刻蚀深度、刻蚀槽宽和光栅周期等结构进行了优化。然后,分析了有无金属反射层时的功率和电场分布情况,计算了光栅耦合效率。仿真结果表明,在最佳工作波长1466 nm处,有金属反射层均匀光栅得到的光栅最大耦合效率为-1.34 dB,相比无金属反射层光栅,最大耦合效率提高了9.4 dB,并且光在波导中的定向性得到了明显的改善。另外,为进一步提高耦合效率,在均匀光栅的基础上仿真设计了两步变迹光栅,相比均匀光栅最大耦合效率提高了0.55 dB。同时,对耦合光栅中的金属层厚度、锗硅材料折射率和光栅尺寸三个方面行了工艺容差分析,结果表明,所设计的耦合光栅对工艺偏差具有较高的容忍度。最后,制作了锗硅耦合光栅器件,测试结果表明,在工作波长1465 nm处,获得了-2.7 dB的最大耦合效率。     

标定方法提高布拉格光栅解调系统测量精度研究

文章针对光栅解调系统的标定问题,介绍了布拉格光栅解调系统的工作原理,设计了系统标定结构,介绍了没有标准光栅、有单个标准光栅和用双标准光栅三种不同标定方法,引用实验数据具体说明,得到采用双标准光栅标定法可以使光栅解调系统测量精度达到±5pm,重复性最大误差为±8pm。     

1维高反射等腰三角形亚波长光栅的研究

为了能够更深入地理解等腰三角形亚波长光栅,采用严格耦合波法对其进行了理论分析和研究,得到了等腰三角形亚波长光栅数值模拟结果。分析了光栅周期、光入射角对等腰三角形亚波长光栅特性的影响,并从内在磁场分布角度解释了等腰三角形亚波长光栅所表现出的高反射特性。结果表明,不同光栅厚度的等腰三角形亚波长光栅会表现出不同的特性,当光栅厚度在0.54μm~0.57μm之间,等腰三角形亚波长光栅具有宽反射的反射带宽,而当光栅厚度在0.58μm~0.66μm之间,又会表现出导模共振特性。该研究能够为将来制备高性能等腰三角形亚波长光栅提供理论指导。     

飞秒激光啁啾脉冲放大中压缩光栅的等离子体清洗

在飞秒太瓦激光装置中,高效率的压缩光栅是获得高峰值功率飞秒激光输出的最重要光学元件之一。虽然光栅安装在无油的真空室内,但当光栅受到强激光的辐照时,真空中残存的气态有机物会被碳化并沉积在光栅表面,使得光栅受到"污染",衍射效率大大降低。激光辐照累积的热量会导致光栅结构发生变化,甚至会造成光栅的永久损伤。为此发展了用等离子体来清洗光栅表面污染层的方法,实验结果表明该方法非常有效地清洗了光栅表面的污染,提高了衍射效率并避免了光栅的损伤。该方法简单,易于操作,可以安装在压缩光栅真空室上,在不影响真空室里面的光学元件情况下可以实现实时清洗。     

宽波段凸面闪耀光栅优化设计

凸面闪耀光栅是研制高光谱分辨率成像光谱仪的关键元件之一,一般凸面闪耀光栅的有效波段范围较窄,较难满足宽波段成像光谱仪对光栅衍射效率的需求。为拓宽仪器观测波段,对其中凸面闪耀光栅进行了优化设计。以0.4~2.5 m波段Offner型成像光谱仪为例,研究了凸面光栅单衍射级和双衍射级共路两种色散结构,采用分区闪耀光栅和双角闪耀光栅来提高宽波段范围内的衍射效率。优化设计了两种双闪耀光栅在不同色散结构下的槽形,用标量理论和有限元分析等方法对光栅衍射效率进行了计算。结合仪器信噪比,给出了满足成像光谱仪不同需求时所适用的光栅。     

等效相移光栅反射光谱特性的研究

等效相移光栅的原理是,通过对取样光纤布拉格光栅在特定点进行毫米尺度的“位移”,经过傅里叶变换,在各频率通道产生“等效相移”。首先利用光栅的Turan传输矩阵进行数值模拟,验证了真实相移光栅的各种性质在等效相移光栅中的实现,然后针对当前关于等效相移光栅的报道中,-2级光栅反射率都很低,并且没有出现“等效相移”的情况,提出了一种实现-2级等效相移光栅的方法,并进行了仿真验证。最后给出了等效相移光栅反射率随长度变化的曲线。     

光栅干涉位移测量技术发展综述

介绍了经典双光栅测量系统、非对称双级闪耀光栅测量系统、单光栅测量系统、基于2次莫尔条纹的光栅测量系统、同心圆光栅2维位移测量系统、2维光栅位移测量系统的测量原理,阐述了各系统的关键问题及不足之处。同时结合双频激光干涉仪外差干涉思想,在单光栅测量系统的基础上,提出了双波长单光栅式纳米级位移测量方法,并通过分析系统特点指出该方法能实现大量程测量、获得纳米级的精度和分辨力。在对各种测量方法进行综合比较之后,总结了光栅测量的关键问题,并展望了光栅干涉位移测量的未来发展方向。     

基于硅（111）晶向的图像分割测速光栅设计

通过对运动物体表面图像进行分割,可测量其运动速度。首先,设计了基于硅（111）晶向设计了光栅模板,举例给出了以此模板制作闪耀光栅的方法;其次,对所设计闪耀光栅的工作原理进行分析,认为所设计的闪耀光栅可看作三个光栅的组合,井对光栅衍射光强分布进行了模拟仿真,指出忽略小平台构成的光栅对梯形左右斜边构成的光栅的影响是可以的;...     

光纤光栅传感器的应用及发展

光纤光栅自从问世以来,就以其优良的特性成为传感领域的新亮点。简要回顾了光纤光栅的发展历史,介绍了光纤光栅的分类,着重论述了光纤光栅传感器的应用情况,分析了光纤光栅传感器的未来发展趋势及面临的问题。