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。     

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。     

窄波段高分辨率平场全息凹面光栅的一种简单设计方法

给出利用 型全息凹面光栅的无离焦和消彗差特性 ,设计窄波段高分辨率平场全息凹面光栅的一种简单方法。详细讨论了该光栅的优化设计 ,并给出设计实例及数值评估结果。     

全息凹面光栅二阶圆场和平场成象特性

从全息凹面光栅几何成象理论出发，用简捷的解析方法研究固定入射狭缝全息凹面衍射光栅摄谱装架二阶圆场和平场成象特性。指出罗兰圆是唯一的二阶子午无离焦圆场摄谱装架和只存在的唯一的一簇二阶矢无象散平场摄谱装架。还指出仅当柱面或平面光栅时，才能形成二阶子午无离焦平场和弧矢无象散圆场谱面，进一步讨论获得既不离焦也无象散的圆场和平场装架的可能性。     

全息光栅法测凹面反射镜焦距

本文报道了一种利用全息光栅测量凹面反射镜焦距和球面反射镜曲率半径的新方法.这种方法测量精度高,不仅适合于球面反射镜,而旦特别适合于各类非球面反射镜焦距的非接触测量。     

用矩阵方法处理凹面光栅的衍射

本文用扩张4×4阶矩阵方法对凹面光栅的衍射问题进行了分析,给出了凹面光栅的罗兰圆和初级象散,用张量ABCD定律分析了凹面光栅对非对称高斯光束的衍射问题。     

平场全息凹面光栅的设计

介绍一种从罗兰圆结构出发,利用ZEMAX光学软件设计平场全息凹面光栅的方法。此设计方法简便,在兼顾平场和提高分辨率方面效果显著。最后给出了一个设计实例,并对设计结果进行了分析和评价。     

高分辨率平场全息凹面光栅的研制

提出一种利用ZEMAX软件设计、分析评价平场全息凹面光栅的方法。该方法不需要求解复杂的高级像差方程组,兼顾平像场和提高分辨率的效果显著。ZEMAX软件能对设计结果迅速进行评价,减少了人工运算,提高了设计结果的可信度及工作效率。研制了直径Ф=60mm、F／#=3．3和使用波长范围为652～704nm的全息凹面光栅,对设计结果分析表明：在点光源再现情况下,理论分辨率优于0．1nm;在宽度为30μm缝光源再现情况下,理论分辨率优于0．2nm。实际研制结果与理论分析相符。     

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。     

Offner凸面光栅超光谱成像仪的设计与研制

传统的平面或凹面光栅分光的光谱成像仪受像差校正的限制,数值孔径较小,能量利用率低,难以实现高的光谱和空间分辨率.用一块凸面光栅代替全反射式Offner中继系统中的凸面反射镜.构成的Offner凸面光栅超光谱成像仪具有固有像差小的优点.凸面光栅的制作采用全息记录的方法.通过优化设计全息记录参数和光栅槽形,可获得高的衍射效率.优化设计并研制得到的凸面光栅超光谱成像仪结构紧凑、像差校正能力强、数值孔径大、集光本领高,可同时获得高的光谱和空间分辨率.     

高衍射效率的体积相位全息光栅优化设计

本文用严格的光栅理论研究了体积相位全息光栅的相位调制度中各参数的偏差对体积相位全息光栅衍射效率的影响,并依据物理意义提出了体积相位全息光栅的误差模型———GDAUA模型。为此,本文提出了在实验中用优化算法来处理GDAUA模型中的各种偏差对光栅衍射效率的影响,指导制作高衍射效率体积相位全息光栅,从而实现体积相位全息光栅的优化设计。     

CCD用于全息光栅常数实时测量研究

本文讨论了在制造全息光栅过程中，ＣＣＤ实时测量全息光栅常数的方法，其方法可实现高精度、全自动在线测量全息光栅常数、比传统的测量方法优越。     

双光栅光谱仪光栅转轴的多目标优化

双光栅光谱仪光栅转轴是用于固定和驱动两块共轴凹面光栅的重要零件,其工作过程中出现的变形与振动现象均可能对双光栅光谱仪最终的波长测量结果带来影响。依据双光栅光谱仪的工作原理和实际工况,确定其光栅转轴结构优化的主要目标为质心调整,轻量化,避免共振和减小凹面光栅的随机响应变形。为实现光栅转轴的多目标优化,首先在UG中建立凹面光栅、光栅转轴及其固定结构的三维模型,然后导入ANSYS Workbench进行模态分析与随机响应分析,并针对其计算结果展开多目标优化。优化后,光栅转轴回转部分的质心调整到回转轴上,总质量由0.606 30 kg减轻到0.539 43 kg,二阶固有频率从184.83 Hz增大到187.77 Hz,凹面光栅Z轴方向最大随机响应变形从33.394 m减小到27.147 m。目前市面上常见的有限元分析软件均无法直接实现结构的质心调整,作者将该目标的实现提前到三维建模过程当中,并保证在后续优化过程中,回转部分的质心只在其回转轴上移动,从而使质心调整和轻量化等其他优化目标同时实现,该处理方法具有广泛的借鉴意义。     

基于牛顿迭代算法的凹面光栅优化设计

本文讨论了基于牛纯迭代算法的凹面光栅优化设计,它不同于传统的基于光程函数级数展开的设计思路,凹面光栅的结构通过两个由特殊设计要求选择的约束方程决定,光栅的刻槽位置可通过约束方程的数值求解得到,一般从选定的光栅顶点依次迭代求出。基于此方法讨论了无象差点结构凹面光栅的优化设计,并给出了数值模拟结果。关于此方法的进一步应用,其中包括不能通过光程函数法设计的例子,也做了初步的讨论。     

二次X射线曝光制作凹面光栅

介绍了一种通过微细加工技术即二次X射线曝光制作凹面光栅的方法。首先利用X射线截面光强遵循高斯分布的性质，无LIGA掩模版曝光显影后在PMMA上得到凹面，凹面深度可由曝光时间控制；再用带有光栅图案的LIGA掩模版第二次曝光显影在凹面上制作光栅。利用不同的掩模版，非常方便地制作了一维和二维凹面光栅，其粗糙度RMS值小于20nm。     

卤化银全息光栅的实验研究

全息光栅是全息技术的一项重要应用。全息光栅较之刻划光栅有许多优点。如无鬼线,杂散光少,分辨率高,适用光谱范围宽等,特别是成本低。我们从价格功能比和普及效果出发,在不采用 AZ1350光致抗蚀剂和氩激光     

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。     

全息闪耀光栅

本文扼要地介绍了目前在制造全息闪耀光栅中普遍使用的三种方法——付里叶合成法,驻波珐、离子刻蚀法,并介绍了测定光栅衍射效率的方法。     

凹面衍射光栅CO_2激光器输出光束TEM_(00)模旁瓣的研究

本文报导了凹面衍射光栅CO_2激光器输出光束TEM_(00)模旁瓣的发现。在离输出镜0.1米至22米的距离内,数点处,对凹面衍射光栅CO_2激光器输出光束TEM_(00)模和普     

全息光栅成象特性的研究

一般光学刻划光栅均作为色散元件进行使用。但全息光栅却可以形成三个清晰的虚象,对于透射全息衍射光栅,则可形成6个正立的虚象,三个透射、三个反射。本文从理论上进行了计算,并进行了实验观测,理论计算与实验观察结果符合很好。