光栅刻划机衍射波前质量的主动控制校正方法

衍射波前质量是刻划光栅的重要性能指标之一,对于机械刻划光栅,刻划机的刻线定位精度直接影响光栅的波前质量。建立了刻划机固有存在的刻线位置和转角误差与光栅衍射波前误差间的数学关系,分析了各误差对衍射波前质量的影响。针对该误差设计了一种基于双频激光干涉测量的刻划机刻线位置和转角误差测量的光路,并提出了一种主动控制技术,即采用单压触动器校正刻线位置和转角误差的方法。根据该校正方法设计了刻划机的双层光栅承载工作台结构,并进行了尺寸为80 mm×60 mm、刻线密度为194 line/mm的光栅刻划实验。实验结果表明,刻划光栅的衍射波前误差由0.23λ降低至0.093λ(λ=632.8 nm),并且原子力显微镜测试光栅刻槽质量符合理论设计要求。     

米级光栅全息曝光拼接系统像差分析

全息曝光系统像差对光栅拼接精度及其远场衍射光斑能量分布有直接影响。根据全息曝光拼接方案提出了一种拼接光栅像差分析方法。模拟了全息曝光波面随机初级像差,利用500个曝光波面进行了光栅拼接统计,得到了米量级三拼光栅记录波像差和拼接精度,通过统计分析得到理想拼接情况下拼接引入的像差成份不到整体波面像差的10％。考虑到光栅衍射波像差包括记录像差和光栅基片面形,计算了不同拼接精度情况下一级衍射波面及远场衍射光强分布,对衍射波面PV值、远场光能量比和斯特列而比进行了统计分析,得到了拼接误差与衍射波面及远场光斑之间的关系。在拼缝误差为0．1λ以内时,远场光斑能量集中度和斯特列尔比的变化量可分别控制在5％以内。本文为米量级全息拼接光栅制造提供了理论支撑。     

全息闪耀光栅

本文扼要地介绍了目前在制造全息闪耀光栅中普遍使用的三种方法——付里叶合成法,驻波珐、离子刻蚀法,并介绍了测定光栅衍射效率的方法。     

VCD和DVD用全息光栅衍射效率的分析

在 VCD和 DVD中由于使用了全息光学元件 ,全息光学读出头的元件数量比传统光头的元件数量少 .分析了光盘信号探测、聚焦、循迹原理 .推出了光栅衍射效率的一般计算公式 ,并给出了光栅沟槽形状为“方波”时光栅衍射效率的计算公式 ,由此计算出了 VCD和 DVD实用的全息光学元件的蚀刻深度     

VCD和DVD用全息光栅衍射效率的分析

在VCD和DVD中由于使用了全息光学元件,全息光学读出头的元件数量比传统光头的元件数量少.分析了光盘信号探测、聚焦、循迹原理.推出了光栅衍射效率的一般计算公式,并给出了光栅沟槽形状为"方波”时光栅衍射效率的计算公式,由此计算出了VCD和DVD实用的全息光学元件的蚀刻深度.     

VCD和DVD用全息光栅衍射效率的分析

在VCD和DVD中由于使用了全息光学元件,全息光学读出头的元件数量比传统光头的元件数量少.分析了光盘信号探测、聚焦、循迹原理.推出了光栅衍射效率的一般计算公式,并给出了光栅沟槽形状为"方波”时光栅衍射效率的计算公式,由此计算出了VCD和DVD实用的全息光学元件的蚀刻深度.     

光栅刻划机阿贝误差对光栅衍射波前质量的影响及其校正方法

衍射波前质量是衡量刻划光栅性能的重要指标之一,光栅刻划机若存在阿贝误差,将直接影响刻线位置精度,从而影响光栅的波前质量。建立了刻划机阿贝误差与光栅衍射波前质量的物理模型,并分析了该误差对波前质量的影响。针对该误差设计了一种基于双频激光干涉测量的阿贝误差测量光路,测量了刻划机的阿贝误差,根据物理模型对其导致的光栅衍射波前误差作了仿真分析,并提出了基于双层工作台结构的误差控制校正方法。对两块尺寸为80mm×100mm、刻线密度为79groove/mm的中阶梯光栅进行了阿贝误差校正前后的对比刻划实验。结果表明,通过对阿贝误差的测量和校正,光栅闪耀级次为-36级的衍射波前误差由0.529λ降低至0.159λ(λ=632.8nm),有效地降低了阿贝误差对光栅衍射波前质量的影响。     

全息棱镜光栅和笔式分光镜

报导全息方法制造棱镜光栅的实验方法及其衍射效率的测量结果，解决了全息光栅栅槽取向应与棱镜主栽面垂直这个技术问题。并利用这种衍射折射色散元件构成笔式直视分光镜。     

高衍射效率的体积相位全息光栅优化设计

本文用严格的光栅理论研究了体积相位全息光栅的相位调制度中各参数的偏差对体积相位全息光栅衍射效率的影响,并依据物理意义提出了体积相位全息光栅的误差模型———GDAUA模型。为此,本文提出了在实验中用优化算法来处理GDAUA模型中的各种偏差对光栅衍射效率的影响,指导制作高衍射效率体积相位全息光栅,从而实现体积相位全息光栅的优化设计。     

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。     

基于耦合波理论的体全息光栅衍射效率计算

基于耦合波理论,对反射体全息光栅的衍射效率进行了计算。给出了体全息图的边界条件,同时对基于耦合波理论的体全息光栅衍射效率的计算结果进行了分析。以便能为制作具有高衍射效率,低噪声的全息光栅做好准备。     

专利

制造平面全息光栅的质量通常取决于用反射镜或透镜准直的激光束.任何误差都会影响生产每一个光栅的质量.本专利提出一种用三个特制的平面全息光栅代替几个主要的光学元件.用发散光束写入,所以在针孔和光栅之间不需要加任何光学元件,这样使衍射光栅槽略呈双曲线形.只要这些光栅槽相同或有准确比率2,曝光系统就对波前误差以及照射光波长微小变化进行自补偿(美国专利号:5394266)     

光栅对压缩器在刻线不平行时的色散研究

针对光栅对压缩器刻线平行性失调会对压缩器色散特性造成严重影响这一问题,对刻线不平行的光栅对压缩器的衍射特性进行了分析,推导出了脉冲光束通过光栅对的光程。数值计算了2阶、3阶和4阶色散量,以及与光栅对严格平行相比的色散差。计算了输出脉冲的垂直谱位移,并将其作为刻线夹角的函数进行了分析。结果表明,存在刻线失调时,低刻线密度的光栅具有更好的优越性。     

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。     

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。     

应用等效规则优化法设计光通信光栅

基于光栅电磁场理论,应用光栅等效规则计算光栅槽形初始值、结合衍射效率等高线法优化设计光栅槽形,给出了具有几何对称中心的任意槽形光栅.以全息工艺上易于制作的正弦、矩形和两种梯形典型槽形光栅为例进行优化设计,结果表明,正弦槽形光栅C波段TM波衍射效率理论峰值为95%,测量值为92%.较互易定理优化方法,等效规则优化法拓宽了光通信光栅的制作方法、降低了制作难度,为全息方法制作光通信光栅提供了理论依据.     

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。     

折射率相位调制型全息图的衍射

首先推出折射率相位调制型全息光栅的衍射方程,由此说明衍射效率主要取决于调制折射率,且各级衍射光的衍射效率不同是多种原因造成的。并指出体积光栅效应对透射全息衍射效率是有贡献的,讨论了影响散射物体全息衍射效率的问题,最后指出在一般情况下,调制折射率是一个很小的量,化学处理对它起着关键性的作用。     

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)。     

干涉法制造椭圆环光栅

本文给出了利用透射圆锥透镜（Ａｘｉｃｏｎ）制造全息椭圆环衍射光栅的基本原理，实验方法和结果。