色分离光栅对光束近场调制影响实验研究

介绍了一种用于惯性约束聚变研究的CSG衍射光栅研制情况,衍射光栅的制作采用离子束刻蚀的方法,光栅刻蚀面积为80mm×80mm。利用星光Ⅱ高功率固体激光装置实验平台对光路中插入衍射光栅后的光束近场调制变化进行了实验测试。实验结果表明,在低功率密度条件下(0.005GW/cm2)光路中插入CSG衍射光栅后,光束近场调制度没有明显的增加,相对于光束本身的调制来说,由光栅带来的调制为细微的小量调制。     

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.     

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。     

用于惯性约束聚变系统中的色分离光栅近场衍射研究

色分离光栅（CSG）是一种重要的谐波分离衍射光学元件，它的近场衍射调制可能导致其自身及其后续光学元件的激光诱导损伤。根据色分离光栅的实际制作过程建立了包含对位误差、占空比误差、刻蚀深度误差、塌边误差等多种制作误差的色分离光栅加工误差模型。并基于标量衍射理论，采用傅里叶分析方法，利用该模型推导得到了色分离光栅近场内光强分布公式，并针对惯性约束聚变（ICF）驱动器终端光学系统的色分离光栅进行了计算模拟，得出了近场调制随各种加rf：制作误差的变化关系。计算结果表明深度误差和塌边误差对光束近场调制订很大影响，对位误差相对影响较小，而相互影响更加严重。该色分离光栅近场分析和计算模拟方法也可用于其他衍射光学元件。     

浮雕矩形光栅刻槽深度的衍射测量方法

当激光束投射在浮雕光栅上,透过光栅的衍射光斑就反映了浮雕光栅的表面信息.提出一种浮雕矩形光栅刻槽深度的高精度衍射测量方法.分别采用两个激光波长垂直入射光栅表面,测量透过光栅的0级和1级衍射光强比,实现对光栅刻槽深度的间接测量.此测量方法理论精度优于1nm.给出了对石英浮雕矩形光栅的实验测量结果.该测量方法的突出特点是:所用仪器设备简单,对环境噪声不敏感,测量速度快,特别适用于在线检测.     

影响聚合物分散液晶体全息光栅衍射效率因素的分析

介绍了全息聚合物分散液晶 (H PDLC)体全息光栅形成机理。从理论上分析了衍射效率、折射率调制幅度以及散射对衍射特性的影响。通过实验研究了聚合物分散液晶 (PDLC)微观结构及PDLC材料配方、曝光时间、空间频率、膜层厚度以及外加电压等影响H PDLC光栅衍射效率的主要原因。实验研究表明 ,材料配方是影响最大的因素。较小的膜层厚度、较小的光束夹角和较短的曝光聚合固化时间有利于衍射效率的提高。在光束夹角为17° ,PDLC膜厚为 10 μm ,4 4 1 6nm激光功率 5 0mW ,曝光时间约 30s的情况下 ,利用改进的PDLC配方制作了衍射效率为 90 %的体全息光栅     

Sinc切趾反射体布拉格光栅衍射特性分析

基于sinc切趾反射体布拉格光栅的谱合成技术是获得高功率谱合成输出的有效方法。考虑到入射单色平面波光束的偏振状态,采用传输矩阵法,分析了光栅参数对衍射效率、波长选择性和角度选择性的影响。计算结果表明,入射角度对不同偏振状态入射光束的衍射效率影响较大。sinc切趾反射体布拉格光栅的衍射效率近似由光栅厚度和折射率调制幅值的乘积决定,当折射率调制幅值与光栅厚度的乘积大于1.7028×10-6时,不同偏振态在小角度入射时的衍射效率高于99%。sinc切趾反射体布拉格光栅的波长选择性带宽和角度选择性带宽随折射率调制幅值的增加而增大,随衍射效率的增加而减小。通过优化光栅参数,利用sinc切趾体布拉格光栅可实现光谱间距低于200 pm的多光束谱合成。     

用等离子体蚀刻法提高浮雕全息光栅的衍射效率

本文提出了用等离子体蚀刻法提高浮雕全息光栅衍射效率的原理和方法.从光致抗蚀剂层蚀刻到Si_3N_4薄膜层的光栅衍射效率已达31.2％,比原版光致抗蚀剂层母光栅的衍射效率提高了2.5倍。这种方法可制作优质的浮雕薄膜光栅。     

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。     

基于透射体布拉格光栅频谱组束的研究

分析了透射体布拉格光栅实现两束不同波长光束频谱组束的条件.基于耦合波理论,推导了透射体布拉格光栅的衍射效率方程,获得了优化的组束设计条件,提出了使用凸透镜控制光束入射角的方法.建立了组束的理论模型,分析了光栅参数对衍射效率的影响.结果表明:最佳组束时,不同的光栅厚度须选择不同的光栅参数;在折射率调制和空间频率不变的情况下,随着光栅厚度的减小,谱选择性逐渐增大;随着光束发散的增大,光栅的衍射效率逐渐减小.     

Laser beam modulation using corner reflector and deep diffraction grating

A new scheme of the power modulator of laser beam is based on a corner-reflector unit with a relief diffraction grating that is placed on a plane of the unit and has a relief depth of several wavelengths of the laser radiation. It is shown that angular oscillations of the unit make it possible to implement modulation of the zero-order diffraction beam at a modulation depth of almost 100% and a relatively high linearity of the modulation characteristic that is reached at modulation depths of greater than 50%.     

体光栅二维耦合波方程解析解的再探讨

针对完全重叠型的体光栅,在布拉格衍射范畴内给出二维耦合波方程的完整推导,并给出方程组的闭形式解析解.该解析解能够解决完全重叠型的均匀光栅的普遍衍射问题.研究了二维有限尺寸体光栅的衍射性质特别是衍射效率与光栅二维尺寸及介质吸收系数之间的关系.对于无吸收的光栅,参考光束相对物光束越宽,衍射效率将越高.当介质的吸收不可忽略时,对于耦合较强的光栅,参考光尺寸的增大反而会引起衍射效率的下降.为了获得最优的衍射效率,应当根据介质的吸收率合理地设计光栅的几何尺寸.     

用二元位相光栅进行激光束叠加的研究

基于标量衍射理论,系统探讨了二元位相光栅实现激光束叠加的理论和位相光栅设计方法,利用新型遗传模拟退火混合算法得到优化的光栅参数,给出其用于分束和耦合时的模拟结果,并讨论实际误差对位相光栅耦合效率的影响.二元位相光栅用于激光束叠加有结构简单,调节灵活的优点,可以有效地提高激光束的功率密度和系统的整体性能.     

基于衍射光栅耦合输出的一级分布反馈太赫兹量子级联激光器

对比研究了两种不同结构太赫兹波段的双金属波导一级分布反馈量子级联激光器(THz-DFB-QCL).提出并实现基于衍射光栅耦合输出的THz-DFB-QCL中,太赫兹波通过衍射光栅而非解理腔面形成出射.计算表明,优化衍射光栅的结构可实现约70%的激光输出效率和小于1%的反射率,激光发散角约为10°×50°.极低的反射率可以有效抑制反射波对腔内谐振的干扰,是获得单模激射的关键.实验上,利用衍射光栅耦合输出的激光器实现了频率约2.58 THz的稳定单模激光,边模抑制比达23 dB,光束分布与理论计算相吻合.得益于较好的衍射效率和光束准直性,相比于常规的解理腔面边发射激光器,通过衍射光栅耦合输出显著提升了激光功率.     

利用不等间隔方法提高非相干组束的衍射效率

文章采用不等间隔方法,使得衍射效率高的部分占有较多的组束激光束,在光栅频率f=200mm-1,光栅厚度t=2mm条件下,不等间隔组束方法下的系统平均衍射效率较等间隔方法升高14%.     

闪耀光栅对厄米-高斯光束的衍射

本文解析了闪耀光栅对厄米—高斯光束的方和费衍射分布,发现光栅对厄米—高斯先束衍射的分辨本领并不取决于光栅处的光斑尺寸,而是由光束本身的参量——光腰截面半径决定的。     

涡旋光束经叉形光栅的衍射特性

利用惠更斯-菲涅耳衍射积分以及叉形光栅的透射率函数,推导出了涡旋光束经叉形光栅衍射后的解析表达式。详细研究了涡旋光束通过携带拓扑电荷数l的叉形光栅后的光强分布和拓扑电荷数。结果表明,中心零级光斑和入射涡旋光束的拓扑电荷数m相同;随着衍射级数n的变化,衍射光斑的拓扑电荷数变为nl+m。当满足nl+m=0时,该n级光斑中心为平面波形的亮斑,在此光斑两侧随着衍射级数的改变,衍射光斑的空心半径逐渐增大。根据平面波光斑所在位置的级数n以及叉形光栅携带的拓扑电荷数l,由nl+m=0可确定入射涡旋光束的拓扑电荷数m。将计算结果与实验结果做了比较,发现两者基本吻合。