楔块调整式Talbot干涉仪的光学设计

为改变光纤光栅的写入Bragg波长,研制了包括一块相位模板和两块紫外反射平面镜的楔块调整式Talbot干涉仪。在写入光纤Bragg光栅的过程中,通过调整两平面镜的反射角度可改变由±1级衍射光束经两平面镜反射后形成的干涉条纹的周期。最后,放置在可调谐干涉区的光纤就可刻写成具有不同写入Bragg波长的光纤光栅。值得注意的是通过选择不同倾斜角α的楔形块,决定了光纤光栅的写入Bragg波长的改变率和干涉条纹棱脊位置的位移率。     

集成双光栅干涉微梁位移测量方法

介绍了一种基于集成双光栅干涉和CCD图像测量的微梁位移测量方法,并利用相位差约为π/2的一组光栅实现了扩量程位移检测。利用表面牺牲层工艺制作敏感芯片,在玻璃基底上刻蚀深度约为入射激光波长1/8的凹槽,凹槽上下的两组光栅与正上方对应的梁分别构成两组相位敏感集成光栅单元。利用1级衍射光将集成光栅单元成像在CCD靶面上,梁的位移变化通过CCD图像上对应光斑的灰度值变化来反映。实验结果表明,虽然玻璃凹槽腐蚀深度的误差导致光栅之间的相位差偏离π/2,但所制作的集成双光栅结构实现了多周期的扩量程位移检测,通过接近π/2相位差的两个光栅得到的光强信号的错峰使用,避免了干涉法正弦位移检测信号的峰谷不灵敏位置,实验测得微梁的位移变化为650nm。     

Interferometric displacement measurement of microcantilevers based on integrated dual gratings

介绍了一种基于集成双光栅干涉和CCD图像测量的微梁位移测量方法,并利用相位差约为π/2的一组光栅实现了扩量程位移检测.利用表面牺牲层工艺制作敏感芯片,在玻璃基底上刻蚀深度约为入射激光波长1/8的凹槽,凹槽上下的两组光栅与正上方对应的梁分别构成两组相位敏感集成光栅单元.利用1级衍射光将集成光栅单元成像在CCD靶面上,梁的位移变化通过CCD图像上对应光斑的灰度值变化来反映.实验结果表明,虽然玻璃凹槽腐蚀深度的误差导致光栅之间的相位差偏离π/2,但所制作的集成双光栅结构实现了多周期的扩量程位移检测,通过接近π/2相位差的两个光栅得到的光强信号的错峰使用,避免了干涉法正弦位移检测信号的峰谷不灵敏位置,实验测得微梁的位移变化为650 nm.     

粗细光栅试验

一、原理粗细光栅组合,产生干涉条纹的光路原理示于图1,基本情况文献中已经叙述。现对干涉条纹的产生、定位和干涉条纹相对光栅位移的灵敏度作一说明。 1.干涉条纹的产生使光束经细光栅衍射后产生强度相同的0级与-1级衍射光束,射到粗光栅后再次衍射,由物镜后焦面上的空间滤波器(狭缝)取出一组平行于光轴的光束,如(-1,m/2)和(0,(-m)/2)(m为粗、细光栅栅距比,并假定m为偶数)。在狭缝后面毛玻璃上即可看到干涉条纹。如果粗、细     

工作波长为13.9nm的Laminar分合束光栅研制

目的：基于衍射光栅分合束元件的软X射线Mach－Zehnder干涉系统在惯性约束聚变,X射线激光等领域都有重要的应用前景。针对该干涉系统的特点设计、制作了工作波长为13.9nm的矩形分合束光栅。方法：利用全息曝光－离子束刻蚀工艺制作了特定参数的矩形光栅,利用长行程面型仪（LTP）对其线密度进行了测量,利用原子力显微镜测量其槽深与占宽比,利用国家同步辐射实验室（NSRL）U27实验站测量其衍射效率。结果：该矩形光栅的参数为线密度1000l/mm,槽深13±0.2nm,占宽比0.4±10%,Au膜厚度为40±0.5nm;在工作波长为13.9nm,81.2°入射时,其0级与-1级衍射光衍射效率乘积的最大值为8.6％,同时0级与-1级衍射效率亦接近,约为27％和30％。结论：测量结果充分证明矩形光栅作为13.9nm激光的分合束元件是能够获得高分合束效率(>7%),且矩形分合束元件易于制作。     

互连光栅衍射模式的设计与研究：1．矩型位相光栅

根据近年来光互连对光栅衍时模式的要求，对矩型位相光栅进行了结构设计，以产生只含有０级和±１级，或只含有±１级的两种特殊的衍射模式，分别用于实现光学蝶形互连或操纵器网络互连等。论文给出了详细的计算和实验结果。     

互连光栅衍射模式的设计与研究:1.矩型位相光栅

根据近年来光互连对光栅衍时模式的要求,对矩型位相光栅进行了结构设计,以产生只含有0级和±1级,或只含有±1级的两种特殊的衍射模式,分别用于实现光学蝶形互连或操纵器网络互连等。论文给出了详细的计算和实验结果。     

三光束干涉仪参数分析及优化设计

从理想情况出发,得出了用周期为2p的光栅扫描时,由光电探测器接收到的三光束干涉光强分布式。从优化设计的角度求出了光栅的最佳参数以及干涉仪三束光的最佳光强之比;计算出了理想情况下仪器可能达到的精度以及有误差情况下的干涉条纹光强分布式;最后得出了合理的误差允差。     

用于飞秒激光制备光纤光栅的相位掩模研制

利用严格耦合波理论分析了用于520 nm波长飞秒激光制备光纤光栅的相位掩模的衍射特性,当相位掩模是矩形槽形时,占宽比在0.32~0.43之间,槽形深度在0.57~0.67μm之间时,能够保证零级衍射效率抑制在2%以内,同时±1级的衍射效率大于35%。在此基础上,利用全息光刻-离子束刻蚀技术,制作了用于520 nm波长飞秒激光的周期为1067 nm、有效面积大于40 mm×30 mm的相位掩模。实际制作的相位掩模是梯形槽形,槽深是0.665μm,分析了梯形槽形中梯形角对衍射效率的影响。实验测量表明,该相位掩模的零级衍射效率小于2%,±1级衍射效率大于40%,满足飞秒激光制作光纤光栅的需要。     

变栅距光栅光谱分辨研究

基于夫琅禾费衍射理论,推导了平行光入射变栅距光栅后衍射光强的角度分布.计算了变栅距光栅参数相同,入射光斑宽度分别为5 mm和10 mm时,衍射光的分布特点和变栅距光栅参数不同,入射光斑宽度为10 mm时,衍射光的分布特点.实验验证了不同入射光斑宽度对光纤式变栅距光栅位移传感器分辨率的影响.结果表明:基于变栅距光栅的衍射特点,入射光斑直径的大小是影响传感器分辨率的一个重要因素.     

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.     

全息杨氏干涉仪

本文提出了用全息双频光栅来实现一种新型的杨氏干涉仪。钠光灯成像于作为次级光源的单狭缝上,其柱面光波经全息双频光栅衍射后,有两个+1级(或-1级)分量形成了两个虚狭缝,在光栅后面的毛玻璃屏上便得到杨氏干涉条纹。全息杨氏干涉仪可进行杨氏干涉和光学相干性测量实验,其相对误差分别为0.8%和2.0%。文中描述了全息杨氏干涉仪的原理、设计和性能。该仪器投入光学教学实验效果良好。对其应用前景也作了简要的讨论。     

偏振对于光纤光栅传感器工作性能影响的研究

基于布拉格衍射理论的光纤光栅传感器应用于温度、浓度、应力等参量高精度测量,通常要求高精度的波长分辨率.当入射光波前有偏振态存在时,将会对光栅系统的波前测量结果产生误差.在保偏光纤中,偏振对于光栅的影响尤为严重.当光栅周期与光栅矢量排布方向发生改变时,它与带有偏振信息波前作用后的衍射波前也会发生变化,而且在不同的衍射级上...     

高频高频射效率H—PDLC体全息光栅的研究

H- PDLC体全息光栅可使光栅的衍射能量集中到非零级的衍射级次上 ,大大提高衍射效率。实验表明 ,不同的材料配方比例、干涉光夹角、PDLC的膜厚、曝光时间均对H- PDLC体全息光栅的衍射效率产生影响     

基于BSO晶体反射式全息光栅的振动测量系统

以光折变晶体硅酸铋(BSO)为记录介质,构建了基于反射式全息光栅零差干涉振动测量系统。系统中的参考光与被振动信号调制的信号光以反射式记录全息的方式射入BSO晶体,在晶体内干涉形成反射式动态全息并实时衍射,通过对信号光的透射光和参考光的衍射光所形成的干涉信号进行解调即可得到所测的振动信号。研究了两入射光束夹角、光强比、晶体晶向等测量条件对系统测量灵敏度的影响,分析了耦合增益与测量灵敏度的关系。结果表明,以压电陶瓷(PZT)为被测对象时,系统最高可探测到频率为360kHz的振动信号。分析显示:由于反射式全息降低了布拉格光栅的空间周期,提高了入射晶体的信号光和参考光的耦合效率,故其测量灵敏度高于透射式全息光栅振动测量系统。     

应用激光全息技术制造衍射光栅的研究进展

用全息技术制造衍射光栅就是通过摄制点源的全息图而制造的光栅。大家知道,全息图所记录的是物光和参考光之间的干涉条纹,它相当于一个复杂的光栅。当物光和参考光均为点源时,其干涉条纹就有比较简单的规律,所得到的全息图可视作一个广泛意义下的光栅。     

表面连续凹凸光栅的高精密金刚石切削加工技术

报道在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)表面上用高精密金刚石直接切削加工连续凹凸光栅的工艺技术。根据设计的光栅轮廓和期望光栅表面达到的粗糙度，选择关键工艺参数如金刚石车刀尖端半径和切削步长。给出13个连续扇形相位光栅的实验结果。采用随机设计算法使相位轮廓最佳化。加工的3mm厚PMMA光栅，菲涅耳反射损失未修正时，测得的衍射效率为85％。衍射强度分布对与设计轮廓的任何一种偏差都很敏感，零级衍射强度受到的影响尤为突出。查明补偿材料回弹是保证光栅性能的关键。     

基于线性神经网络的高速光偏振仪

提出了一种新型的高速光偏振仪。使用一个既能产生反射光衍射又能产生透射光衍射的特殊金属光栅作为分光器,将入射光分为多束。利用光电探测器将其中的四束1级衍射光的光强线性地转换为电信号,将它们作为神经网络的输入,入射光Stokes参数作为神经网络的输出,建立多层线性神经网络模型。通过网络训练,得到电信号与入射光Stokes参数之间的映射关系。测出电信号后,通过训练后的网络可以计算出入射光待测的Stokes参数。测试结果表明:工作波长为632.8 nm时,Stokes参数测量值与理论值的平均偏差小于2%。该仪器结构紧凑、易于安装,具有测量速度快、精度高和非破坏性等优点。     

光的相干长度对两类光谱仪器分辨本领的影响

衍射光栅光谱仪和法布里-珀罗(F-P)干涉仪是两类非常典型和重要的光谱仪器。从波动光学的角度看,光栅衍射和F-P干涉都可看成是多波列的相干叠加。由于波列之间存在光程差,光的相干长度限制着同时参与相干叠加的最大波列数。针对现有理论将光栅衍射和F-P干涉同时参与相干叠加的最大波列数分别定为透光狭缝总数和无穷大的情况,分别引入有效透光狭缝数和有效透射光光束数来说明光的相干长度对衍射光栅光谱仪和F-P干涉仪这两类光谱仪器分辨本领的影响。     

互连光栅衍射模式的设计与研究:2.正弦型位相光栅

根据光栅互连在光计算及信息处理中应用的研究与发展,对正弦型位相光栅进行了结构设计,以便产生只含有0级和±1级,或只含有±1级的两种特殊的衍射模式,分别用于实现光学蝶互连或操纵器网络互连等。论文给出了详细的计算和实验结果。