基于解析分区法设计闪耀全息凹面光栅

研究了制备闪耀凹面光栅的离子束刻蚀工艺,提出了用“解析分区法”设计闪耀凹面光栅的衍射效率.该方法能通过确定离子束入射角,在实验前定量给出平行离子束刻蚀后光栅衍射效率的设计结果.经过理论设计计算出所需波长衍射效率较高的凹面闪耀光栅中心闪耀角,利用刻蚀模拟软件BLAZING计算出离子束刻蚀参数及光刻胶掩模参数;以计算结果为依据,利用全息-离子束刻蚀工艺制作出尺寸为45 mm×40 mm2,曲率半径为224 mm的凹面闪耀光栅,其中心闪耀角约为9.21°,峰值衍射效率为54.8％@300 nm,250 nm处衍射效率为50％,与“解析分区法”计算结果符合较好.实验结果表明,利用“解析分区法”进行凹面闪耀光栅衍射效率设计的方法简单易行,能够有效指导平行离子束刻蚀闪耀凹面光栅工艺,完成高衍射效率凹面闪耀光栅的制作.     

凹面光栅分辨率的检测方法研究

构建满足凹面光栅使用条件的精确检测系统来检测凹面光栅的分辨率,根据系统的光源带宽、狭缝宽度和探测器像素尺寸的理论分析,结合凹面光栅的像差分析,给出一种凹面光栅分辨率检测系统的检测方法。系统按照JB/T 8239.2—95《衍射光栅技术条件》的标准方法,定量分析出上述三个因素的影响量,并提出了合理的计算方法,从而在检测系统的测量值中得到了凹面光栅实际的分辨率值。通过实验验证,实际检测结果与理论分析结果相差0.001 0~0.003 7nm,是一种能够真实反映凹面光栅分辨率的光学检测方法。     

平板波导凹面衍射光栅设计方法研究

提出了一种平板波导凹面衍射光栅的设计方法,即改进的刻槽位置递推计算方法。该方法是对原有刻槽位置递推计算方法的改进,利用该改进方法可实现平板波导凹面衍射光栅的精确设计,特别是一些特殊光栅结构的设计。光栅的刻槽位置可通过一组约束方程表示,利用递推方法可求得约束方程的数值解。为提高计算精度,在方程组的数值求解过程中引入牛顿迭代算法。设计了两种特殊的光栅结构,即平接收场结构和平顶频谱响应结构,模拟结果证明了采用该方法进行设计的必要性和有效性。     

平板波导凹面衍射光栅的设计

为了精确设计平板波导凹面衍射光栅,提出了改进的刻槽位置递推计算方法.通过一组约束方程表示光栅刻槽位置,利用递推方法求得约束方程的数值解;为了提高计算精度,在方程组的数值求解过程中引入牛顿迭代算法.设计了两种特殊的光栅结构,即平接收场结构和平顶频谱响应结构,对采用不同方法的设计进行了对比.结果表明:采用改进的刻槽位置递推计算方法计算的结果与采用高级次光程函数级数展开法计算的结果相同,而采用原有刻槽位置递推计算方法的计算结果则随着刻槽序号的增加偏离误差越来越大.结果证明了这种设计方法不仅可以实现平板波导凹面衍射光栅的精确设计,同样适用于设计其它特殊结构的光栅,证明了该方法的实用性和有效性.     

近红外全息凹面光栅衍射效率的实验测定

本文介绍了一种测量近红外全息凹面光栅衍射效率的简单装置与方法,提出了实验中的几点考虑,给出了相应的实验结果,并观测至λ_R/λ_(max)≈0.9处,近红外全息凹面光栅强烈的效率反常现象。     

机械刻划长焦距凹面金属光栅的研制

对大曲率半径(即长焦距)金属基底凹面光栅的机械刻划技术做了研究。为了刻制长焦距凹面光栅,设计和研制了弹性顶针式光栅刻划刀刀架,它具有适用于刻划平面光栅和长焦距凹面光栅的双重功能。给出了描述光栅刻划刀圆弧形刀刃曲率半径与凹面光栅曲率半径、光栅口径、金刚石刀头横向尺寸之间关系的数学表达式,理论分析了光栅刻划刀圆弧形刀刃曲率半径的取值范围,研制了10.6 μm激光系统用曲率半径为30 m的凹面金属光栅。检验结果表明,光栅的槽形质量较好,光栅的衍射效率可达96.8%以上。     

凹面光栅衍射效率测试仪精度分析和优化

分析和优化了凹面光栅衍射效率自动测试仪的测量精度,以提高凹面光栅相对衍射效率测量结果的准确性.根据凹面光栅相对衍射效率测量原理,对凹面光栅出射光谱增宽、衍射光束截面变化、光源辐射亮度的控制和测量波长同步精度等影响测量准确性的因素进行分析,给出了必要的运算关系式.采用回归分析等数学方法,基于大量实验数据建立了测量结果的优化公式,并将该公式编入测量程序,实现了在测量结束的同时自动优化测量结果.实验表明,经过优化后的测量值更加准确,与相对衍射效率理论值的偏差均在士2.5％以内,有效提高了仪器的测量精度.该方法操作简单,无需添加或改动仪器的任何部件,可满足仪器实时性强、测量准确的要求.     

平场全息凹面光栅的设计

平场全息凹面光栅是一种光谱面为平面的凹面全息光栅。在像面上,如果用某种平面多通道光电接收器探测光谱信号,可使光谱分析简单、迅速、并可做瞬间光谱分析。因为准直、色散和聚焦都集一体于凹面光栅,因而不仅光能损失大为减小,而且整个光谱仪也变得小巧轻便。本文将全息凹面光栅的理论用于消像差平场全息凹面光栅的设计中。描述了在任意给定的仪器参数下,确定光栅表面的曲率半径和记录参数的方法。并通过光线追迹,用谱线在点列阵图上的扩散度,即相应的相对强度分布轮廓曲线来评价所设计的光栅,结果是令人满意的     

全息凹面光栅单色仪的研讨

传统的凹面光栅单色仪由于其象散过大，使能量受到影响而在某些场合失去了可用性。全息消象差凹面光栅改善了象散对能量的影响，使凹面光栅单色仪焕发新的生机。笔者对全息消象差凹面光栅进行了较为细致的观察、分析、计算，以更深一步地了解全息消象差凹面光栅的性能特点，并与经典的獭谷-波冈装置进行了比较。最后，对几个与凹面光栅单色仪有关的问题也进行了探讨。     

Ⅵ型全息凹面光栅在单色仪中的应用

前言近二十年来,随着光栅刻划和复制技术的发展,光栅单色仪已广泛地应用于光谱分析中。在国外,光栅单色仪已有较完整的系列。国内一些科研单位和工厂也先后研制出不少型号的平面光栅单色仪。近年来激光全息技术在光栅制造上的应用已经进入商品阶段,因此研制和生产全息凹面光栅单色仪的任务就提到日程上来了。用全息凹面光栅比用普通的平面衍射光栅制造单色仪具有很多优越性。凹面光栅除具有     

Concerning the instrumental profile of a double monochromator

The response of a monochromator to an intense line, the so-called instrumental profile or slit function, is studied over a range of signals comprising seven orders of magnitude, which corresponds to a maximum frequency shift of about five times the slit width. For a 1-m double monochromator with concave, holographic gratings, the observed profile is approximately described by diffraction theory except for the extreme wings.     

紫外全息闪耀光栅的制作

通过理论计算研究了影响闪耀光栅衍射效率的因素,并利用离子束刻蚀模拟程序模拟刻蚀闪耀光栅来确定闪耀光栅的制作参数。以理论计算的闪耀光栅参数为依据,以刻蚀模拟程序为指导,基于全息-离子束刻蚀工艺制作了闪耀波长分别为250nm和330nm,光栅尺寸分别为85mm×85mm,60mm×60mm,线密度均为1200lp/mm的闪耀光栅。第一种光栅闪耀角为8.54°,非闪耀角为72°,其250nm波长自准直入射时的-1级衍射光衍射效率约为81%;第二种光栅闪耀角为11.68°,非闪耀角为74°,330nm波长自准直入射时的-1级衍射光衍射效率约为80%。实验结果表明,提出的方法可以在制作闪耀光栅的过程中实现对闪耀角的精确控制,获得的实验结果与理论计算结果符合较好。利用该方法能够在大尺寸基底上获得衍射效率75%的紫外闪耀光栅。     

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。     

高效平面全息衍射光栅的获取方法

从全息衍射光栅的制作原理出发,介绍了全息光栅的主要制作方法,并与刻划光栅对比分析了全息衍射光栅的诸多优点。通过利用光栅设计的耦合波理论对全息衍射光栅槽型、槽深及槽间距等进行了优化设计,同时利用离子束刻蚀技术获得了高效率全息光栅。文中全面分析了制作高效率平面全息光栅的各项关键技术。     

全息凹面光栅和Ⅳ型环面全息光栅设计

本文根据Namioka全息凹面光栅设计的几何理论,叙述了Seya—型单色器全息凹面光栅设计以及Ⅳ型消象差环面全息光栅设计,并建立了设计程序。经光线追迹计算表明,所得到的全息光栅单色器设计,确实提供了较为理想的象质。     

用拼接法获取大面积衍射光栅

近年来大面积衍射光栅已成为许多大型高技术工程项目的关键元件,它的获取方法也一直是光栅界探求的目标,本文简要回顾衍射光栅研制技术的发展历史,介绍了衍射光栅的发展趋势以及国内外研制大面积衍射光栅的技术现状,说明了拼接光栅的原理、方法以及利用这种方法来获取大面积衍射光栅的诸多优点.目前拼接光栅中各小光栅的衍射波阵面的位相还没有做到完全一致,要做到一致还需做很多工作,但用拼接手段来获取大面积光栅已是一种非常有效的方法.     

二元光栅衍射特性的矢量理论分析

根据麦克斯韦基本方程组,推导了描述二元光栅衍射特性的矢量理论分析方法--严格的耦合波方法,给出了TE、TM 两种偏振模式入射下的耦合波方程。应用该方法对二元位相光栅的衍射特性进行了分析,验证了该方法的收敛性及准确性。讨论了光栅周期、光栅深度、入射波入射角度等参数对光栅衍射特性的影响。