软X射线狭缝透射光栅谱仪的研制

介绍了软X射线狭缝透射光栅谱仪的基本原理,得出光谱分辨率的理论计算公式,同时给出狭缝光栅的几何结构和相应的各种参数.在真空系统的实验条件下,对不同物质进行了激光累积打靶实验,得到其相应的软X射线光谱图,由这些光谱图可以回推光谱线,进行激光等离子体的诊断.从所做的实验结果中选出效果较好的光谱图,用显微密度计对其进行扫描,得到光强随距离的变化关系,可以用于标定实验和元素的定量分析.     

大高宽比、高线密度X射线透射光栅的制作

利用电子束光刻、X射线光刻和微电镀技术,成功制作了面积为1 mm × 1 mm,周期为300 nm,金吸收体厚度为1 μm的用于X射线显微成像技术的透射光栅。首先利用电子束光刻和微电镀技术在Si3N4薄膜上制作周期为300 nm,厚度为250 nm的高线密度光栅掩模。然后利用X射线光刻和微电镀技术复制厚度为1 μm,占空比接近1：1,高宽比为7的X射线透射光栅。整个工艺流程充分利用了电子束光刻技术制作高分辨率图形和X射线光刻技术制作大高宽比结构的优点     

软X射线双频光栅设计及制作

以软X射线双频光栅作为剪切干涉元件,研究了剪切干涉法在激光等离子体诊断实验中的应用.为提高实验成功率,研究了双频光栅栅线的平行度及光栅效率.根据软X射线双频光栅栅线平行度与剪切干涉系统的干涉图像的关系,理论计算得出光栅平行度的指标要求.在全息曝光工艺中,通过衍射光斑位置检测法和莫尔条纹法确认光栅平行性,保证光栅平行度达到0.01°.利用合肥国家同步辐射实验室计量站对双频光栅的两组-1级衍射效率进行测试.测试结果显示,光栅平行性满足系统要求,光栅的两组-1级衍射效率均达到10％.软X射线双频光栅剪切干涉实验结果表明,双频光栅平行度及衍射效率满足激光等离子体诊断实验需求.     

闪耀透射光栅衍射规律的分析和验证

基于标量理论研究了不同槽形角,不同刻线密度的透射式闪耀光栅对使用波段的影响,推导了闪耀透射光栅的衍射光能量分布规律。分析证明了透射闪耀光栅在衍射能量最强方向上衍射光的衍射角与入射光的入射角之间的关系满足Snell定律。给出了入射角、衍射角与槽形角之间的关系式,研究了不同刻线密度和槽形角条件下衍射光能量分布的规律。对闪耀透射光栅进行了测量和比较,结果表明:已有闪耀透射光栅测量的结果与理论计算数据相吻合。制备了聚二甲基硅氧烷(PDMS)可调谐闪耀透射光栅,应用研究的理论公式测量了该闪耀透射光栅在拉伸与自由状态下的闪耀波长和光栅刻线密度,结果显示其波长测量误差在5nm以内。拟合了光栅的等效槽形,验证了实时监测PDMS光栅槽形和刻线密度随拉力大小变化的规律。     

金属等离子体Z－Pinch软X射线源上X射线能谱与X射线能量的测量

本文介绍了国内首次利用针孔透射光栅谱仪对金属等离子体Ｚ箍缩Ｘ射线源能谱的测量结果及数据处理方法。同时用量热计对该源的单脉冲Ｘ射线能量进行了测量并讨论了其结果。     

金属等离子体Z－Pinch软X射线源上X射线能谱与X射线能量的测量

本文介绍了国内首次利用针孔透射光栅谱仪对金属等离子体Z箍缩X射线源能谱的测量结果及数据处理方法。同时用量热计对该源的单脉冲X射线能量进行了测量并讨论了其结果。     

复合型透射式脉冲压缩光栅的设计与制作

提出了一种用于飞秒钛宝石激光器的复合型透射式脉冲压缩光栅。该光栅由1 250line/mm和3 300line/mm两种光栅集成在一个熔石英基底上制成,其工作中心波长为800nm,工作波段为700~900nm。1 250line/mm光栅用于脉冲压缩;3 300line/mm光栅的运用则有益于减少透射光栅的反射损失,同时由于采用高频光栅结构代替了传统增透膜,可有效减少光栅基底的波前形变。该复合光栅完全由熔石英材料构成,故具有很高的损伤阈值。利用严格耦合波理论对该复合型透射光栅的微结构进行了优化设计,结果表明:1 250line/mm光栅在中心波长800nm处的-1级衍射效率可达98%;3 300line/mm增透光栅的透过率在700~900nm波段可以达到99.7%以上。最后,应用全息记录技术和离子刻蚀技术实际制备了Φ65mm×1mm的复合式透射脉冲压缩光栅,实测衍射效率与理论设计相符。     

引入相移π后长周期光纤光栅的透射谱

本文用传输矩阵法分析计算了相移长周期光纤光栅的传输谱特性.通过仿真试验分析了引入相移后长周期光纤光栅的透射谱.长周期光纤光栅中间位置引入相移π后,原来谐振波长处的波谷,现在变成了波峰,传输光谱曲线上的单一波谷变为对称的两个波谷.     

倾斜光纤光栅周期对其透射谱的影响

倾斜光纤光栅作为一种特殊结构的光纤光栅,近年来受到了研究人员的广泛关注。基于模式耦合理论,仿真研究了光栅周期对倾斜光纤光栅透射谱的影响规律。研究结果表明,纤芯导模与包层模的波长差和光栅周期之间存在良好的线性关系。利用这一结论可提高倾斜光纤光栅在应变测量中的灵敏度和检测精度,且能够实现单光纤多测量的目的。     

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。     

一种可控曲面光栅的研制

提出了一种制作曲面变间距光栅的方法。首先在平面基片上制作光栅,然后通过一种高分子材料(PDMS)作为载体将光栅转移到曲面上,而事先涂在曲面上的混合溶胶-凝胶取代了传统的光刻胶,使得光栅的制作效率大大提高。采用这种方法在曲率半径为100 mm的凹球面基底上制作了平均线密度为80 l/mm的光栅,并用环境扫描电镜以及数字图像处理法检测了光栅的线密度分布。检测结果表明:光栅质量好,条纹清楚,衍射效率也没有降低。所制曲面光栅具有平面光栅和透镜两种光学器件的功能,可用曲面变间距光栅一种光学元件取代透镜和平面光栅两种光学元件,简化了光路,提高了制作效率,降低了成本。     

凸面光栅成像光谱仪的研制与应用

考虑传统光栅成像光谱仪受光学畸变的限制难以同时实现大光学孔径和小型化要求,利用全息法设计并制作了凸面光栅,并以该凸面光栅作为核心元件研制了便携式成像光谱仪。该光谱仪以推扫方式进行目标扫描,获取成像光谱数据立方。仪器的光谱分辨率为2.4 nm,光谱谱线弯曲为0.1%,色畸变为0.6%,体积为209 mm×199 mm×110 mm。介绍了仪器的工作原理和结构设计,并进行了实验室检测和室外花卉实际光谱测量。测试结果表明:凸面光栅成像光谱仪的光谱分辨率为2.1 nm,光谱谱线弯曲为0.09%,色畸变为0.6%,均满足设计要求,实际花卉光谱测试亦取得了较为理想的结果。     

软X射线投影光刻原理装置的设计

首先介绍了投影光刻技术发展的历程、趋势和软X射线投影光刻技术的特性,其次介绍了软X射线投影光刻原理装置的研制工作.该装置由激光等离子体光源、掠入射椭球聚光镜、透射掩模、镀有多层膜的Schwarzchild微缩投影物镜、涂有光刻胶的硅片及相应的真空系统组成.0.1倍的Schwarzchild微缩投影物镜具有小于0.2μm的分辨率.