表面起伏对体积相位全息光栅衍射效率的影响

从理论上分析了重铬酸盐明胶经过全息曝光制作而成的体积相位全息光栅产生表面起伏时光栅介质层介电常数的变化。严格分析了体积相位全息光栅有表面起伏时所形成的既有折射率调制，又有浮雕调制的复合型光栅的衍射特性，并编制程序进行了计算。为了证明程序的正确性，还用所编制的程序计算了一种已知衍射效率光栅的衍射效率。并得到了满意的结果。进而分析了表面起伏、光栅介质层厚度、折射率调制度对体积相位全息光栅衍射效率的影响，并且对它们所产生的影响进行了比较，得出了在获得较大＋1级透射率的情况下，表面起伏、光栅介质层厚度、折射率调制度的误差容限，这对体积相位全息光栅的制作有一定的指导意义。     

全息光栅的可擦除存储性能研究

本文制备了高衍射效率的全息光栅,并对其进行了图像的可擦除存储性能研究。选用五官能度的二季戊四醇羟基五丙烯酸酯、二官能度的邻苯二甲酸二甘醇二丙烯酸酯以及向列相液晶TEB30A作为存储材料,将其置于全息干涉场中记录图像;采用He-Ne激光器实现图像的再现,并通过对全息光栅施加电场来改变光栅内液晶分子的取向,降低光栅的折射率调制度,从而使图像消失;最终得到了衍射效率为85.6%的全息光栅,通过He-Ne激光器实现了图像的再现,并在外加电场为50V时使图像基本消失,实现了图像的可擦除存储功能。     

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。     

二维亚波长抗反射光栅的制作及其特性分析

运用等效介质理论研究了占空比随深度变化的二维亚波长光栅的抗反射原理。对全息干涉法制得的正弦型光栅进行了详细分析,表明这类光栅形成了渐变折射率的抗反膜结构。设计并利用两柬相干光对称入射到记录介质（光刻胶）分两次曝光的全息方法制备了适用于可见波段的周期为310nm的二维正交正弦型光栅。测试结果表明这种光栅在整个可见光波段具有增透作用,有潜力作为传统抗反膜的替代品。将具有浮雕结构的记录介质为母版并采用模压或浇铸等方法,可将结构复制到其它材料上。这类抗反射材料具有制作简单、成本低、可大批量生产等优点。     

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。     

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。     

基于反射谱重构的光纤光栅再生过程研究

提出一种新的光纤光栅反射谱重构方法,通过再生过程中反射谱的重构,对再生规律进行总结。基于耦合模理论,推导了光栅的主要参数,包括栅区长度、周期及折射率调制深度平均值的表达式。结合传输矩阵法中的特征参数,即光栅有效折射率和折射率调制深度对反射谱的影响规律,提出重构方法,并用相关系数进行了评价。进行光纤光栅再生实验记录反射谱的演变,重构出光栅参数变化。研究发现:再生过程中折射率呈幂指数函数形式,指数随退火时间增长而减小。据有效折射率退火时的变化,分析光栅再生时所产生的不同程度内应力的释放,引起有效折射率的周期性调制。     

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。     

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。     

俄罗斯ГОП研制的全息光学元件

彼前记录法可获得大空间频率范围任意尺寸的衍射光栅,这种光栅具有不同形状的衍射波前,根据制造光栅的全息法本身的性质,排除了在光栅上出现散射光的可能性,因此,衍射光栅光学性能的改进及制造成本的降低引起了人们对全息方法的极大兴趣。在光谱仪中应用衍射光栅时,对光栅的反射系数要求很高,光栅光谱、光强度大小及分布取决于光栅刻线断面的形状,而全息衍射光栅的刻线断面通常为正弦波,要满足衍射性质多