非相干组束中反射体布拉格光栅的衍射潜力(英文)

基于耦合波理论,提出了一种推导反射体布拉格光栅衍射效率方程的新方法.在被推导的衍射效率方程基础上,获得了平面单色和高斯光束反射体布拉格光栅衍射的详细理论模型,分析了平面单色、发散单色和多色光束的衍射效率.结果表明:平面单色波的角和谱选择性随光栅厚度和空间频率而变化,角选择性的范围从低于0.01mrad到超过100mrad,谱选择性的范围从低于0.1nm到超过100nm;当光束的角发散或谱宽等于光栅的角选择或谱选择性时,光栅能提供超过88%的衍射效率;当光束的角发散或谱宽远小于光栅的角选择或谱选择性时,光栅衍射效率下降不明显,不到平面单色波的1%.     

用于实现空间滤波的体布拉格光栅的制备

探讨实现空间滤波的新方法,分析体布拉格光栅作为空间滤波器的可行性,基于Kogelnik一维耦合波理论,讨论影响体布拉格光栅衍射效率和角度选择性的主要因素.用全息法在光致聚合物中记录了体布拉格光栅,完成了激光光束二维空间低通滤波的实验.实验结果表明:在记录材料达到饱和状态之前延长曝光时间能提高衍射效率:增大入射角度能使角度选择性提高,但由于吸收加大,衍射效率反而会有所下降.因此,体布拉格光栅用作空间滤波器时要对衍射效率和角度选择性作综合考虑.     

一种双光束自动测试光栅绝对与相对光谱衍射效率的原理性方案

提出了一种快速自动测试光栅光谱衍射效率的新方法。重点推导了测试平面光栅绝对光谱衍射效率与相对光谱衍射效率公式，介绍了双光束高精度自动测试光栅光谱衍射效率曲线的基本原理、方案与方法，并分析了测试精度。研究表明，本方案的测试速度和精度均比一般测试方法提高一倍，并能有效地消除光源波动对测量结果的影响，测量误差小于５×１０－３。     

光学参数对非相干光纤激光组束效果的影响

提高非相干光纤激光组束功率,需要尽可能大的光栅衍射效率。通过理论分析和数值仿真,结果表明PTR布拉格光栅存在最佳厚度,并且光栅衍射效率随着光栅频率和组束波长带宽的减小而增大。在光纤阵列宽度一定的条件下,存在最佳光栅频率值使得总体衍射效率取极大值。实际应用中应选取光栅频率200～700mm^-1,组束波长带宽0-20nm,在此基础上进一步设计组束光学系统的其他参数。     

平面光栅衍射效率的双光束高精度测试

本文提出了一种双光束检测器测试平面光栅衍射效率的新方法，文中重点介绍了测试平面光栅绝对与相对衍射效率的基本原理和方法，导出了相应的效率计算公式，并给出实验结果。研究表明，本方法不仅能有效地消除光源波动所带来的影响，提高测试精度，而且可从根本上解决传统双光束测试中因两个探测器光谱响应的不同给自动归一化所带来的问题，因而本方法既能用于光栅衍射效率的光谱定点测试，还可实现光谱衍射效率曲线的全波段自动扫描记录。     

反射型阶梯光栅的特性分析

衍射效率是评价二元光学器件质量性能的重要指标之一.针对反射性阶梯光栅,利用几何方法计算出斜入射情况下光束在台阶边缘的光程差的分布情况,根据多缝夫琅和费衍射推导出反射型阶梯光栅的衍射光强表达式.并在此基础上,讨论了台阶数N取2和N趋向于无穷两种极限情况下阶梯光栅光强公式的变化情况,得到区别于一般文献所表达的衍射效率公式.初步试验表明,反射型阶梯光栅的衍射效率与台阶数、蚀刻深度与入射波长的比值均有密切相关.     

光栅衍射特性的耦合波分析、计算与讨论

本文从麦克斯韦方程组及电磁场边界条件出发,推导了广泛应用于各类光栅衍射问题的矢量分析方法--严格的耦合波分析方法.针对光栅的衍射特性,编写了基于严格的耦合波分析方法的计算程序,并以TE模情形为例对光栅的衍射效率和收敛性作了数值计算.结果表明,当谐波数不断增加,即便对于厚光栅(d/λ>10)情形,光栅的衍射效率仍将收敛于某一确定值.     

标量衍射理论模拟蚀刻衍射光栅

讨论用于光通信的集成波分复用/解复用器件蚀刻衍射光栅（EDG）,它是波分复用光通信的核心器件的一种。EDG基于平面波导的Rowland圆结构,光栅面是平面。光栅的每一个齿面都垂直于齿面中心和输入波导端点的连线。基于标量散射场满足的Hemholtz方程,推导出Rowland圆上场分布的精确表达式。利用这个模型对设计好的器件参数进行了模块形状、谱响应、色散等复用性能的模拟,并对插入损耗和串扰进行了简要分析。     

中阶梯光栅刻划误差要求分析

中阶梯光栅作为高色散和高分辨率光学器件,已经广泛的应用于大型光谱仪器之中。在中阶梯光栅的刻划过程中,存在刻划误差,这将严重影响光栅衍射性能,最终使得衍射效果产生缺陷。针对此情况,定量分析了中阶梯光栅的刻划误差对衍射光谱、衍射级次、波前误差、鬼线强度、杂散光强度的影响以及提出了一种从衍射效率角度分析刻划误差的方法。在满足一定条件下,求得上述因素对应的刻划误差分别为:1 265.8 nm、352 nm、37 nm、112 nm、3.4 nm。这对光栅刻划时限定刻划机的刻划精度提供了直接和重要的参考。     

衍射光学元件分析和设计中标量理论的局限性

以衍射光栅为例,用标量理论和严格耦合波理论的对比,分析衍射光学元件各参数对标量理论适用范围的影响。结果表明在光栅周期减小,刻蚀深度增加,光栅折射率增加,光束入射角度增加以及填充因子偏离 50%等情况下,标量理论的误差将逐渐增大,其中光栅周期和刻蚀深度对标量理论的影响较大,光栅周期小到 5 倍波长或者刻蚀深度大到 5 倍波长时,标量理论将不再适用。     

基于光折变光栅的可调谐滤波方案及特性分析

在LiNbO3单模波导上利用双光束干涉可形成光折变波导光栅,针对粗波分复用系统提出了通过实时改变双光束之间的夹角进而改变光栅间距,实现可调谐滤波的方案.利用光折变动力学理论,得到光栅调谐时间在毫秒数量级.研究发现,适当提高光强和增加杂质掺杂浓度可提高衍射效率、减少光栅初次建立时间.基于耦合波理论的数值模拟结果表明,增大光栅长度能使衍射效率提高且带宽变小,而增加折射率调制度使衍射效率提高但同时带宽变宽.在折射率调制度为8×10-5,光栅长度大于12mm时,可获得91％以上的衍射效率和小于0.08 nm的带宽.     

亚波长位相光栅矢量衍射理论的数值计算

从麦克斯韦方程组和电磁场的边界条件出发，用矢量衍射理论的模式匹配法对亚波长位相光栅的衍射进行了数值计算，在正入射的情况下，计算了反射波和透射波的场分布，并研究了光栅的结构参数（光栅深度、基底厚度、占空比等）对反射波和透射波各级衍射效率的影响。     

阶梯形浮雕和折射率位相光栅的衍射性质比较

位相全息图一般既有浮雕调制又有折射率调制,它们都会对衍射特性产生影响。利用以严格电磁波理论为基础的模式匹配法（ＭＭＴ）,从理论上比较了阶梯形浮雕位相调制光栅和折射率位相调制光栅对ＴＥ波的各级衍射效率。尽管它们同一周期内的相应部分所引起的位相变化相同,但随着光栅层厚度的加大两种位相调制光栅的各级衍射效率会出现差别。这种差别与周期有关。并将矢量理论的结果与标量理论的结果进行了比较,研究结果对研究全息术     

金属光栅衍射的电磁场理论分析（TM波）

对一般导体闪耀光栅在ＴＭ波入射情况下的衍射效率问题，用电磁场理论进行了分析和研究。采用区域耦合方法，简化了用电磁场理论分析所获得的方程，并对方程进行算，对计算结果作了进一步的分析研究，这些分析和研究结果对实际工程设计具有十分重要的指导意义。     

用于分频的闪耀光栅设计及衍射行为研究

详细地介绍了用于分频的闪耀光栅设计方法 ;推导了影响元件性能的衍射效率公式 ;并研究了纵横向工艺误差对其衍射行为的影响。模拟结果显示在 8%和 5%纵横向相对误差范围内 ,该闪耀光栅具有良好的分色效果。     

双晶单色器结构改进及稳定性研究

基于布拉格衍射的双晶衍射结构是常用于同步辐射光束线和单能X射线辐射装置上的单色器的核心部件.实验考察了 T结构双晶单色器产生的单能X射线的稳定性,受Channel-cut单色器结构启发设计了新型的双晶单色器结构,并实验测量了衍射产生的单能X射线稳定性.实验结果显示,由于T结构双晶单色器结构缺陷导致其产生的单能X射线注量...     

金属光栅衍射问题的电磁场理论分析（TE波）

对一般导体闪耀光栅在ＴＥ波入射情况下的衍射效率问题，用电磁场理论进行了分析和研究，采用区域耦合方法，简化了用电磁场理论分析所获得的方程，并对方程进行解算，对计算结果作了进一步的分析研究，这些分析和研究结果对实际工程设计具有十分重要的指导意义。     

大气激光通信机的设计

光束发散角和接收口径是大气激光通信机设计的主要参数。根据高斯光束的光强分布特性,分析激光大气通信中主要的几何扩展损耗,并提出了基于该损耗的光端机设计新方法。通过对几何扩展损耗与发散角、接收口径的相互关系数值分析,确定出适合于数公里级大气激光通信机的主要参数:光束发散角可取0.8mrad～1.2mrad,接收口径为120mm。研制了155Mbps,4km大气激光通信机,初步实验结果表明在能见度大于4km的情况下,系统性能满足误码率低于10-9要求。     

光栅激光告警系统中信号光与天空光的能量分析

为了在天空背景下实时测量宽波段脉冲激光波长和方向,提出了使用闪耀光栅衍射测量脉冲激光波长和方向的方法.用傅立叶变换分析天空背景和脉冲激光的光谱分布.通过对透射率函数的傅立叶级数展开,得到光栅衍射谱线的强度,对信号光谱线的最小强度、背景光谱线的最大强度和噪声强度的比较,得到设计的可行性.光路主要由特制光栅、柱面镜以及CCD探测器构成.     

外腔半导体激光器阵列波长稳定的实验研究

自由运行的半导体激光器列阵输出激光谱线较宽、中心波长易漂移.为此,本文采用体全息光栅(VBG)构成外腔半导体激光器阵列(EcLD)系统,利用体光栅能够稳定波长、压窄线宽的特点,从而克服上述缺点.实验表明:采用了VBG外腔反馈后,在最好的情况下,LDA的输出光谱宽度从自由运行时的2.3 nm压窄到了O.96 nm;在测试的环境温度变化范围内(14～3l℃),LDA的峰值波长稳定在体光栅布拉格波长808 nm处,输出光的线宽维持在1.14 nm之下;并且,在测试的偏置电流变化范围内(7-13A)峰值波长和谱宽无明显变化.