非均匀混合调制光栅衍射效率计算方法及特性分析

通过引入介电常数与吸收常数随膜层厚度非均匀变化函数来计算非理想调制轮廓体全息光栅的衍射效率,分析其衍射特性。根据Kamiya严格的分层计算方法,推导出了非均匀混合调制轮廓等非理想情况下的二阶耦合微分方程,据此考察了吸收常数及其调制度变化时光栅各级次衍射光的衍射特性,分析了衰减系数及相位-振幅光栅异相等因素对光栅角度选择性的影响,给出光栅衍射效率对几何分层的响应程度。通过与Kogelnik和Sabol的计算方法对比,进一步论证了严格算法的准确性。结果表明,光栅衍射效率峰值随吸收常数、衰减系数及相位-振幅光栅之间相位差的变化而变化;吸收调制度会小幅度增加效率峰值,但因吸收常数的存在,整体效率不高;分层数对光栅角度选择性和角谱宽度影响较小,分层数与衍射效率的收敛性表明取20层较好。该工作对非理想调制轮廓的体全息光栅衍射效率计算及其特性分析具有一定的参考价值。     

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。     

折射率相位调制型全息图的衍射

首先推出折射率相位调制型全息光栅的衍射方程,由此说明衍射效率主要取决于调制折射率,且各级衍射光的衍射效率不同是多种原因造成的。并指出体积光栅效应对透射全息衍射效率是有贡献的,讨论了影响散射物体全息衍射效率的问题,最后指出在一般情况下,调制折射率是一个很小的量,化学处理对它起着关键性的作用。     

非均匀膨胀与收缩下反射体全息光栅衍射特性分析

通过引入膨胀因子随光栅胶层厚度的变化函数来研究在非均匀膨胀和收缩情况下反射体全息光栅的衍射特性。根据Kamiya严格的分层计算方法,借用Lorentz-Lorenz公式,推导出了平均折射率和折射率调制度的解析表达式,据此考察了膨胀因子以定值、线性函数、非线性函数变化时光栅+1级衍射光的衍射特性,分析了平均折射率和折射率调制度在理想情况和衰减分布时对光栅角度和波长选择特性的影响程度。给出了胶层厚度及光栅周期与曝光和未曝光区域膨胀因子的函数关系,讨论了光栅衍射效率对膨胀因子变化的响应程度。结果表明,膨胀因子的非均匀分布令光栅衍射效率曲线出现非对称分布;相比于折射率调制度,光栅布拉格角度对平均折射率变化较为敏感;曝光与未曝光区域膨胀因子会影响衍射效率峰值、光栅角带宽和波带宽。该结论对反射体全息光栅曝光后水浴膨胀与脱水收缩等工艺具有理论指导意义。     

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。     

用于平板波导显示的反射型体全息光栅制备

基于对全息平板波导显示系统中核心全息光学元件的研究,采用双光束干涉法和相应的后处理工艺,在以石英玻璃为基底、重铬酸盐明胶为记录介质的全息干板上制备了具有折射率调制的反射型体全息光栅,并研究了不同曝光强度、折射率调制度、水洗时间对光栅衍射效率的影响.实验结果表明,经441.6 nm的He-Cd激光光源记录以及复杂的后处理...     

全息反射镜的矩阵分析方法和数值模拟

提出采用特征矩阵的方法研究全息反射镜(HM)的特性。在矩阵建立过程中考虑了介质折射率是连续变化的，并且根据全息介质的特性采用小波数近似，同时充分利用了光栅结构的周期性特点。该方法模型简单，物理意义直观、明确，并且只要增加细分层数值，或将幂级数展开到波数k的更高阶次，就可以提高计算精度。该方法不受“近布拉格入射”条件的限制，光栅周围的不同介质只要附加相应的特性矩阵就可以解决。对不同厚度、不同折射率调制度的全息光栅的反射率、角度选择性以及波长选择性给出了数值模拟。     

银盐干板稀释显影折射率调制特性实验研究

通过银盐全息干板稀释显影方法，实验研究了干板胶层有效介质折射率的曝光量特性和折射率调制度与曝光量、参物比等参量之间的关系，分析讨论了体位相全息图的折射率调制机理，给出了稀释显影银盐干板有效介质折射率和折射率调制度的曝光特性曲线，指出了等参物光强比记录的全息光栅可以最大限度地利用干板胶层的折射率调制容限，解释了以往文献中难以解释的实验现象。     

影响聚合物分散液晶体全息光栅衍射效率因素的分析

介绍了全息聚合物分散液晶 (H PDLC)体全息光栅形成机理。从理论上分析了衍射效率、折射率调制幅度以及散射对衍射特性的影响。通过实验研究了聚合物分散液晶 (PDLC)微观结构及PDLC材料配方、曝光时间、空间频率、膜层厚度以及外加电压等影响H PDLC光栅衍射效率的主要原因。实验研究表明 ,材料配方是影响最大的因素。较小的膜层厚度、较小的光束夹角和较短的曝光聚合固化时间有利于衍射效率的提高。在光束夹角为17° ,PDLC膜厚为 10 μm ,4 4 1 6nm激光功率 5 0mW ,曝光时间约 30s的情况下 ,利用改进的PDLC配方制作了衍射效率为 90 %的体全息光栅     

反射全息乳胶特性的一种检测方法

本文提出了一种检测反射全息乳胶特性的方法,它通过检测拍摄反射光栅所伴着产生的透射光栅的相调制度来间接判断反射光栅的性质,实验表明,透射光栅的位相调制度与曝光量的关系与反射光栅衍射衍射效率与曝光量的关系峡谷者间的有很好的对应,而透射光栅的位相调制度是易于检测和控制的,因而可以借助于它来掌握或控制反射光栅的衍射效率,本文给出了理论分析和实验结果。     

密集型多重体全息光栅波长解复用技术

阐述了光折变多重体全息光栅作为滤波器实现波长解复用的原理,分析了滤波器的波长和角度选择特性,对器件设计中要考虑的问题进行了讨论。提出了实现多重体全息光栅波长解复用的实验方案和实用化要解决的问题。     

干涉条纹相位变化对平面全息光栅曝光的影响

为更好地评价平面全息光栅曝光系统的性能,了解干涉条纹相位变化对光栅制作的影响,基于曝光量表达式,结合光栅掩模槽形二元模型,采用理论分析和数值计算的方法,分析了条纹相位变化对曝光对比度、光栅掩模槽形和曝光量相位的影响。各种形式的干涉条纹低频漂移均会降低曝光对比度,导致掩模槽形的可控性下降,其影响具有一致性;为保证曝光对比度达到0.95,低频漂移均方根值应控制在0.05个条纹周期以内;小幅值高频振动对光栅曝光的影响可以忽略;低频漂移造成的曝光量相位误差不影响光栅的衍射特性。结果表明,为获取合格的光栅掩模,应控制光刻胶非线性和曝光量的匹配关系,并将干涉条纹低频漂移均方根值控制在1/20条纹周期以内。可将其作为评价全息光栅曝光系统稳定性的重要指标。     

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。     

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。     

向列液晶中的光控永久光栅

液晶中的光折变光栅在数据存储、实时全息术、干涉测量、光放大、相位共轭、光学图像处理和光束操控等领域具有潜在的应用价值。通过二波耦合的方法在掺C60的向列液晶中记录了永久光栅,该光栅的衍射特性能够被外加直流电场或以任意角度入射的、与记录光强度相当的一束平面光波控制。为了进一步了解光栅建立的机制,研究了在恒定外加直流电场下的电流动态过程,从而证明该光栅源于表面电荷的光调制。     

交联剂对聚合物/液晶光栅的影响

利用激光干涉条纹引发预聚物／液晶混合物相分离．形成液晶与聚合物周期交替排列的液晶光栅。研究了组成材料中交联剂N-乙烯基吡咯烷酮（1-vinyl-2-pyrrolidone，NVP）对光栅形貌和衍射效率的影响，通过改变NVP的含量，分析NVP在光栅形成中的作用，确立了NVP的最佳含量。实验结果表明，NVP具有调节混合物系统官能度与体系黏度、交联密度及影响反应速度的作用，在适量的NVP含量下，光栅的衍射效率得到优化。     

全息存储中的栅增强读出

基于波的耦合理论,给出了实际写入光折变晶体中光栅振幅的空间分布函数,通过数值解耦分析了单光束读栅和双面交替读栅时全息光栅的增强特性。提出了一种易于实现双面交替读栅增强衍射效率的存储结构,此结构中包括一个存储晶体和一个动态全息刷新器,给出了实现栅增强的最佳结构参数。     

利用栅增强技术提高光折变多重存储衍射效率

提出了一种结合折射率栅自增强读出和固定技术的光折变多重存储的记录方法,利用自增强读出时折射率栅在记录晶体中（ｚ向）移动的特点,把同一位置记录的不同全息图的折射率置于晶体中ｚ方向分离的位置,最大限度的利用了晶体各处的折射率的最大动态范围,提高了多重存储衍射效率。