无掩模全息衍射光栅的形成

本文主要讨论利用激光的光化学反应,在Ag金属膜表面、GaAs半导体表面无掩模全息衍射光栅的形成。     

啁啾光纤光栅相位掩模槽形控制新方法研究

在啁啾光纤光栅相位掩模的制作中,针对光刻胶光栅槽形要求比较高的问题,提出离子束刻蚀和反应离子束刻蚀相结合的方法,来实现对相位掩模槽形占宽比的控制.运用高级线段运动算法模拟分析刻蚀中的图形演化,用Ar离子束刻蚀对光刻胶光栅掩模形貌进行修正,然后采用CHF3反应离子束刻蚀,实验和模拟均表明,Ar离子束刻蚀能很好的改善掩模与基片交界处的基片侧壁形貌,使得在CHF3反应离子束刻蚀下能得到较小的占宽比.对槽形控制提供了有意义的实验手段.     

波导体全息光栅衍射光谱范围一致性研究

为了减小体全息光栅用于全息波导显示时不同视场角下衍射光谱的偏移,提出选择最佳的光栅矢量倾斜角和像源光轴相对于体全息光栅的倾斜角,可以减小衍射光谱的偏移。为了使全息波导显示系统在给定入射角度范围内具有相同的衍射光谱范围,采用三次曝光记录了一层体全息光栅。仿真结果表明,当像源的光谱范围在524~540nm之间时,该体全息光栅在入射角度范围-3°~3°内的衍射光谱范围相同,提高了给定入射角度范围内衍射光谱范围的一致性,可以应用于全息波导显示系统中。     

非对称全息方法制作闪耀光栅的模拟与分析

为了实现全息方法制作闪耀光栅,在对称全息光栅制作方法的墓础上,设计了一种非对称光路进行曝光。模拟了特定显影条件下光栅槽形及其衍射效率光谱。并与理想三角形闪耀光栅比较。结果表明：模拟槽形具备闪耀光栅槽形特征,其正一级衍射效率谱线与相应闪耀光栅非常接近。     

探测波导全息光栅傅里叶变换光谱的新方法

提出一种利用波导全息光栅分光元件 ,通过测量波导光栅附近区干涉条纹 ,经快速傅里叶变换达到测量光谱的新方法。讨论了波长测量范围和光谱分辨率。给出了在设计波导光栅、确定探测器时应该考虑的几个问题。对系统测量误差进行了分析。该光谱探测方法具有光谱分辨率高、波长范围宽和结构简单等优点。     

锯齿槽闪耀光栅制作误差对衍射效率的影响

与矩形槽和正弦槽光栅相比,锯齿槽光栅具有高的衍射效率,可采用全息离子束刻蚀和单点金刚石车削两种方法制造。首先,介绍了这两种方法的制造误差。然后,分析了这些制造误差对用于可见近红外和长波红外成像光谱仪的光栅衍射效率的影响,指出闪耀角误差、槽顶角误差和刻刀圆弧半径是影响锯齿槽光栅衍射效率的关键因素。为制作高质量成像光谱仪用光栅奠定了理论基础和指导。     

体全息光栅外腔半导体激光器列阵的光谱特性

从理论上分析了强反馈外腔半导体激光器的工作原理,并采用了体全息光栅(VHG)外腔反射镜来改善大功率半导体激光器列阵(LDA)的光谱特性,这种体光栅具有很好的波长选择性,使得半导体激光器列阵的光谱线宽从2nm减小到0.22nm,增加了光谱亮度,而且随电流和温度变化的波长稳定性得到极大改善.     

基于全息聚合物液晶光栅的动态增益均衡器的设计与模拟

介绍了聚合物分散液晶(PDLC)材料及体全息光栅的特性,提出了基于全息聚合物液晶(H-PDLC)电控光栅多极串联式动态增益均衡器的设计。根据光栅的衍射特性计算公式,对全息聚合物液晶光栅在中心波长为1550 nm的波长选择特性进行模拟,并且进一步利用遗传算法模拟实现全息聚合物液晶动态光强增益均衡器的功能。计算模拟表明,选择合适的全息聚合物液晶光栅参量,能够使光栅在1550 nm为中心波长的衍射谱线半宽度达到10 nm。同时,采用基于全息聚合物液晶的动态光强增益均衡器,能够使掺饵光纤放大器在1530~1560 nm内,其自发辐射谱的不平坦度从3.3 dB降到0.1 dBp-p(峰-峰值)。     

基于光栅光谱的中药光谱成像检测装置的设计

针对目前中药市场上存在的中药材质量问题,设计了一套基于推扫式光谱成像技术的光栅光谱成像装置。采用光栅分光,利用电控位移台在空间一维方向上扫描成像,通过图像拼接后获取了中药的光谱立方体。该装置成本低,无需特殊环境即可实现对中药的快速、无损检测。所测试系统参量包括定标波长、系统光谱响应范围、光谱分辨率、空间分辨率和系统稳定性等。以西洋参为例进行检测,得到了西洋参的光谱图像及其对应的光谱立方体,据此绘制其特征光谱曲线和空间荧光强度分布图像,得出了中药材西洋参的光谱特征和其主要活性成分人参总皂甙的空间分布。     

基于光刻胶热熔法的全息光栅表面粗糙度平滑处理

根据表面热动力学原理提出了一种成本低廉、制作周期短、易于实现的光刻胶热熔法,阐述了光刻胶热熔法的基本原理,探讨了光刻胶热熔对光刻胶光栅表面刻槽形状的影响。实验中,分别对经过和未经过热熔处理的光刻胶光栅做了离子束刻蚀。结果表明,利用表面张力作用可使熔融状态下的光刻胶光栅刻槽表面变得平滑,粗糙度降低,并且成功地在K9玻璃基底上得到了槽形较好的全息光栅。     

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。     

利用严格耦合波方法研究多层介质膜光栅掩膜特性

从理论和实验上研究了多层介质膜光栅掩膜特性，用严格耦合波（RCW）法对由光栅掩膜槽形和多层膜介质基底引起的衍射效率的变化进行了理论分析，计算得出不同形貌下的光栅掩膜的反射0级光谱衍射效率分布。在实验检测方法上，采用了0级反射光衍射效率分布来进行槽形判断，并将实验结果和理论计算进行了对比。结果证明使用该方法研究光栅掩膜形貌在一定程度上是有效的。     

紫外写入光纤光栅用亚μm相位掩模板制作误差容限分析

本文采用电磁波标量衍射理论研究了紫外写入光纤光栅用亚μｍ相位掩模的近场衍射特性，并据此得出了零级衍射抑制的条件，２数值模拟方法研究了相位掩模制作误差对有衍射抑制的影响，分析表明，为使零级衍射效率小于５％，相位掩模的刻槽深度和占空比制作误差必须控制在／△ｈ／〈３８ｎｍ和／△ｆ／〈０．１１的范围内。     

全息微光刻中全息掩模衍射特性的理论研究

通过耦合波理论分析,使用矩阵转换方法,对全息光刻中全息掩模衍射效率进行数值模拟计算,得出了影响全息掩模衍射特性的因素主要是显影前后记录材料平均介电常数的改变、介质的膨胀与收缩以及非共轭再现等,为实验研究提供了理论依据.     

导模共振滤光片表面镀膜对其物理特性的影响

为了研究亚波长光栅表面上薄膜的生长特性,以及镀膜对亚波长光栅物理特性的影响,对亚波长正弦槽形光栅表面上镀的Au膜进行了实验研究和理论分析.实验发现,当光栅槽深为80 nm,Au膜为100 nm时,薄膜的生长是仿形生长,光栅的正弦槽形特征和周期都基本没有发生变化,但镀膜后,出现光栅的正弦占空比增加、槽的深度减小以及槽深的均匀性变差等现象.对引起这种现象的原因进行了分析.提出了由于光栅微结构而给薄膜生长带来的阴影效应现象,并分析了正弦占空比增加对导模共振滤光片光谱特性的影响.     

双掺杂LiNbO3:Fe:Mn晶体局域光折变体全息光栅形成及衍射特性

将带输运模型与二维耦合波理论相结合,研究了双掺杂LiNbO3∶Fe∶Mn晶体中由两束有限宽度平面波干涉产生的局域光折变体全息的动力学机制及其衍射特性。采用三步法联立求解了双中心带输运物质波方程和二维耦合波方程。数值计算结果表明,局域光折变体全息光栅的空间电荷场在空间上呈不均匀分布。当光栅区域较小时空间电荷场较强,随着光栅区域的增大,空间电荷场急剧下降,并降低一个数量级。此外,在接近光束入射边界的区域,空间电荷场时空变化规律与一维无限大光折变体全息光栅的结果相似,随着光栅区域的扩大,边界效应对空间电荷场的影响越显著。研究还发现,局域光折变体全息光栅的衍射效率随光栅厚度的增加而增加。理论结果对于由局域光折变体全息光栅形成的光学器件与系统的设计和应用具有重要的参考意义。     

基于FlexPDE研究顺电相KTN晶体中大调制度全息光栅的形成

在用带输运模型研究光折变效应时,大多数情况下都限定入射的相干光调制度远小于1,对方程做线性化近似以便于求解,这在求解小调制度问题时可以达到满意的精度。但在很多实际情况下光调制度接近于1,此时线性理论不再适用。基于FlexPDE程序提出了一种新的求解方法,适用于大调制度时的情况。采用有限元算法,严格求解光折变带输运方程,研究了外加电场时顺电相KTN晶体中大调制度全息光栅的形成,给出了晶体中的空间电荷场、光激发电子、离化施主、晶体折射率等的分布情况和时间演化曲线。计算结果表明,采用FlexPDE程序不仅可以大大降低带输运模型的求解难度,而且能够实时动态显示全息光栅的形成过程,具有直观性。     

氧化还原对Fe：LiNbO3全息光栅热固定的影响

通过分析全息存储动态机制的理论模型得出,晶体中的热固定效果与晶体的氧化还原状态有关,不同氧化还原处理的晶体中进行热固定将会有不同的显影效率和固定寿命。本文作者的研究论证了氧化还原处理可以改进晶体的热固定效果,为延长晶体中固定全息图的帮助,提高固定效率提供了一条新的途径。