米级光栅全息曝光拼接系统像差分析

全息曝光系统像差对光栅拼接精度及其远场衍射光斑能量分布有直接影响。根据全息曝光拼接方案提出了一种拼接光栅像差分析方法。模拟了全息曝光波面随机初级像差,利用500个曝光波面进行了光栅拼接统计,得到了米量级三拼光栅记录波像差和拼接精度,通过统计分析得到理想拼接情况下拼接引入的像差成份不到整体波面像差的10％。考虑到光栅衍射波像差包括记录像差和光栅基片面形,计算了不同拼接精度情况下一级衍射波面及远场衍射光强分布,对衍射波面PV值、远场光能量比和斯特列而比进行了统计分析,得到了拼接误差与衍射波面及远场光斑之间的关系。在拼缝误差为0．1λ以内时,远场光斑能量集中度和斯特列尔比的变化量可分别控制在5％以内。本文为米量级全息拼接光栅制造提供了理论支撑。     

基于夫琅禾费原理的光栅复制拼接误差精度分析

复制拼接是天文领域目前制作大面积平面衍射光栅的重要方法之一。光栅复制拼接需要相应的拼接系统,从成本控制和光栅研制周期角度考虑,一套常规拼接系统应适用于不同参数光栅及不同检测波长的拼接,并且系统拼接精度必须满足光栅拼接要求。根据夫琅禾费远场衍射原理,建立双光栅拼接系统的五维误差理论模型,分析了入射光波长、衍射级次、光栅常数、入射角等参数改变时的拼接误差及其变化趋势,并根据实际拼接需求给出了上述参数的变化范围。计算得到了当光栅参数及检测条件变化时能够满足使用要求的拼接误差精度指标。所得出的拼接误差变化趋势及拼接精度指标对于设计复制光栅拼接系统具有指导意义。     

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。     

塑料表面浮雕光栅的复制及其光学特性

光栅作为一种重要的光学器件,不断小型化、商品化的发展趋势要求其制造技术应具有快速批量生产的特点.本文报道了一种以熔融石英光栅为模板,采用传统模压成型技术在光学塑料表面复制浮雕光栅的方法,实现了光栅的高效批量生产.并对复制出来的塑料浮雕光栅进行了光学特性分析.测试了不同温度下复制的塑料浮雕光栅衍射光斑图样、衍射效率和衍射级次的强度分布,重点研究了温度对复制浮雕光栅性能的影响,分析了不同温度下模板材料和光学塑料的热膨胀系数与复制光栅常数之间的关系.将批量复制出的塑料浮雕光栅和模板光栅进行实验比较,结果表明在最佳工艺参数条件下,批量复制出的塑料浮雕光栅与模板光栅相比.光栅常数偏差小于1%,衍射效率偏差小于5%,衍射特性与模板光栅基本一致.     

光变图像光栅条纹高效率转移组版系统的研制

制作具有光变图像(OVD)光栅条纹的大面积全息原版,是激光图像无油墨印刷的核心技术之一。提出一种通过在金属镍母版表面高频感应加热和快速加压的工艺方法,在压敏材料上实现了微米级精细光栅条纹的高效率快速转移,其列阵式的转移复制方式实现了大面积光变图像的制作。研制了用于光变图像光栅条纹大面积复制的新型智能化组版系统,并对此智能化组版系统的结构和工作原理作了阐述。同时,对影响光栅条纹转移复制的几个方面作出了分析。对复制前后的光变图像光栅进行的测试表明,转移后光栅的衍射效率可以高于母光栅。研制的这一新型智能化组版系统可转移复制的组版面积达1000mm×1600mm。     

光栅拼接旋转偏差实时监测调节实验

为了获得拍瓦激光系统需要的大口径高破坏阈值光栅压缩器,用多块电介质膜光栅进行拼接是解决问题的有效方法.旋转偏差需要控制在1μrad内,才能避免拼接误差带来的时空特性影响,因此利用零级光和一级衍射光对旋转偏差进行独立监测,采用二次曲线拟合法对干涉条纹中心位置进行高精度测量,测量精度可达0.1 pixel,检测到旋转偏差约0.5μrad;高精度的要求受调节机构和环境的限制,需实时监测调节来保持光栅姿态,将偏转量反馈给光栅调节装置保持拼接子光栅的位置,可长时间保持在0.5μrad偏差内.实验结果表明,光栅拼接旋转偏差实时监测调节能满足拼接高精度和长时间稳定的要求.     

高线密度X射线透射光栅的制作工艺

采用电子束光刻、X射线光刻和微电镀技术,成功制作了面积为10mm×0.5 mm,周期为500nm,占空比为1∶1,金吸收体厚度为430nm的可用于X射线衍射的大面积透射光栅.首先利用电子束光刻和微电镀技术制备基于镂空薄膜结构的X射线光刻掩模,然后利用X射线光刻经济、高效地复制X射线透射光栅.整个工艺流程分别利用了电子束光刻分辨率高和X射线光刻效率高的优点,并且可以得到剖面陡直的纳米级光栅线条.最后,测量了制作出的X射线透射光栅对波长为11nm同步辐射光的衍射峰,实验结果表明该光栅具有良好的衍射特性.     

高线密度X射线透射光栅的制作工艺

采用电子束光刻、X射线光刻和微电镀技术,成功制作了面积为10mm×0.5 mm,周期为500nm,占空比为1∶1,金吸收体厚度为430nm的可用于X射线衍射的大面积透射光栅.首先利用电子束光刻和微电镀技术制备基于镂空薄膜结构的X射线光刻掩模,然后利用X射线光刻经济、高效地复制X射线透射光栅.整个工艺流程分别利用了电子束光刻分辨率高和X射线光刻效率高的优点,并且可以得到剖面陡直的纳米级光栅线条.最后,测量了制作出的X射线透射光栅对波长为11nm同步辐射光的衍射峰,实验结果表明该光栅具有良好的衍射特性.     

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。     

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。     

折射率非线性调制的双重光纤光栅特性

利用耦合模理论 ,系统分析了双重光纤光栅在折射率深度调制或非线性调制情况下的光谱特性。结果发现 ,在折射率非线性调制情况下 ,双重光纤光栅具有规则的多波长反射特性 ,同时 ,其反射光谱中的二次谐波也变得非常强 ,因此 ,它是一种实现多通道波分复用器、分插复用器及多波长激光器等的潜在技术。     

光子晶体光纤光栅制备方法最新进展

详细阐述了国内外几种典型光子晶体光纤光栅的制备方法，如紫外曝光法、热激成栅法、机械压力法、双光子吸收法．并分析了各自的优缺点，还分析了光子晶体光纤布拉格光栅、长周期光栅的模式耦合特性。研究表明：光子晶体光纤光栅具有对外界折射率不敏感的特性，且在纯硅纤芯写制的光栅还具有对温度不敏感的特性。简要介绍了光子晶体光纤光栅在光通信及光传感领域中的应用，并对基于光子品体光纤光栅的新型光子器件进行了展望。     

光纤光栅偏振模色散的研究

分析了光纤光栅 (FBG)偏振模色散 (PMD)产生的原因 :写入光栅用的光敏光纤对紫外光吸收是不均匀的 ,呈指数型吸收。建立了光栅偏振模色散的模型 ,利用建立的模型计算了不同折射率调制的偏振模色散 ,计算的结果与用偏振模色散分析仪测得的结果符合得很好。理论和实验说明了光栅色散对偏振模色散的影响 :光纤光栅的色散增大 ,光栅的偏振模色散也增大。     

传感用光纤光栅写入技术的研究和发展

为克服目前传感应用领域借用传感性能并不优异的通信用光纤光栅的不足,在总结传感用光纤光栅制作技术的特点和要求基础上,对近年来传感用光纤光栅的制作技术进行了系统回顾,具体分析了耐高温、高机械强度、增敏/去敏等常见传感用布喇格光纤光栅的写入技术以及紫外曝光、机械变形、红外激光逐点写入等传感用长周期光纤光栅的制作方法,最后对传感用光纤光栅制作技术的发展方向进行了预测。     

高精度多种进制圆光栅制造方法的研究

本文提出了一种用于ＣＡＭ系统的最小公倍数法，以及用该方法研制的多种进制增量式圆光栅ＣＡＭ刻划系统．应用该方法有效地解决了多种进制增量式圆光栅和多种进制指示光栅的刻划难题，实现了在一种进制的光电图刻线机上刻划多种进制圆光栅。另外，详细介绍了其实现方法，以及用于该ＣＡＭ系统的硬件和软件．     

硅光栅的制作与应用

硅是一种良好的近红外材料。硅光栅的发展迄今已有20多年历史,在制作方法和应用上都有了较大的发展。硅光栅的微加工工艺可以分为体硅工艺和面硅工艺,这些微加工方法在技术上与微电子及微机械工艺可以兼容。本文介绍了硅光栅的制作及其在不同领域的应用。     

UV-Inscribed Optical Fiber Gratings in Mid-IR Range and Their Laser Applications

We have UV-inscribed fiber Bragg gratings (FBGs), long-period gratings (LPGs), and tilted fiber gratings (TFGs) into mid-IR 2m range using three common optical fiber grating fabrication techniques (two-beam holographic, phase mask, and point-by-point). The fabricated FBGs have been evaluated for thermal and strain response. It has been revealed that the FBG devices with responses in mid-IR range are much more sensitive to temperature than that in near-IR range. To explore the unique cladding mode coupling function, we have investigated the thermal and refractive index sensitivities of LPGs and identified that the coupled cladding modes in mid-IR range are also much more sensitive to temperature and surrounding medium refractive index change. The 45 tilted fiber gratings (45-TFGs) as polarizing devices in mid-IR have been investigated for their polarization extinction characteristics. As efficient reflection filters and in-cavity polarizers, the mid-IR FBGs and 45-TFGs have been employed in fiber laser cavity to realize multi-wavelength 2 m Tm-doped CW and mode locked fiber lasers, respectively.     

纳米压印制作半导体激光器的分布反馈光栅

分布反馈(DFB)光栅的制作是半导体激光器芯片的关键工艺,通过纳米压印技术在InP基片表面涂覆的光刻胶上压印出DFB光栅图形,并分别通过湿法腐蚀和干法刻蚀技术将光栅图形转移到InP基片上。所制作的DFB光栅周期为240nm(对应于1 550nm波长的DFB激光器),光栅中间具有λ/4相移结构。采用纳米压印技术制作的DFB光栅相对于通常双光束干涉法制作的光栅具有更好的均匀性以及更低的线条粗糙度,而且解决了双光束干涉法无法制作非均匀光栅的技术难题。相对于电子束直写光刻法,采用纳米压印技术制作DFB光栅具有快速与低成本的优势。采用纳米压印技术在InP基片上成功制作具有相移结构的DFB光栅,为进一步进行低成本高性能的半导体激光器芯片的制作奠定了良好基础。     

啁啾光纤光栅补偿光纤色散的研究

啁啾光纤光栅被认为是目前最有实用价值的色散补偿方案之一。分析了啁啾光纤光栅补偿色散的基本原理,从简单模型出发分析了啁啾光纤光栅的色散补偿能力,用数值法研究了啁啾光纤光栅的时延及色散特性,并比较了变迹型与非变迹型啁啾光纤光栅。结果表明要获得较大的色散,要求光纤光栅有较长的长度和较小的啁啾。同时为了消除色散曲线的振荡还必须采取适当的变迹方法。