玻璃变晶体的技术:偏振分束深刻蚀石英光栅

通过引入深刻蚀光栅结构,普通的石英玻璃可以表现出类似双折射晶体的偏振分光性能.这种深刻蚀光栅是一种亚波长光栅结构,仅存在两个衍射级次,通过光栅表面刻蚀深度的优化控制,实现不同偏振方向的光出射到不同衍射级次上,实现了偏振分光的功能.     

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.     

台阶光栅衍射效率的傅里叶分析

用傅里叶方法对台阶光栅衍射效率进行了分析,得出任意台阶数,任意台阶高度的二元光栅任意级次的衍射效率公式.针对二台阶光栅分析了台阶高度,台阶宽度,不同波长对+1级衍射效率的影响,理论图像清晰,结果简单明了.     

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。     

平面变间距光栅的夫琅禾费衍射场分析

采用对单缝衍射结果进行直接叠加和根据标量衍射理论进行严格积分的两种方法进行推导,分析平面变间距光栅的夫琅禾费衍射场光强分布.在光栅各周期狭缝宽度δ0相差不大时两种方法得到的光强分布差异不大;但当δ0变化较大时,虽然零级衍射中心重合,但是在其他级次,如一级衍射极大的光强在峰值大小和位置上都表现出明显的差异.文中还通过变间距光栅的实例和matlab数值模拟进行分析,根据标量衍射理论通过严格积分将能给出更为普适的结果.在此基础上,联系平面变间距光栅夫琅禾费衍射场的光强分布,对这类光栅的位移传感和自聚焦特性做了介绍.     

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.     

远紫外电离层高光谱成像仪杂散光抑制研究

电离层空间环境复杂，紫外波段辐射能量微弱，如何抑制远紫外高光谱成像仪杂散光是研究远紫外电离层高光谱载荷的重要环节。依据系统技术要求，给出单超环面光栅型高光谱成像仪杂散光抑制方法，首先分析杂散光的主要来源和传播路径，利用UG软件设计消杂光结构，使用LightTools软件仿真不同视场和不同光栅衍射级次下接收面的能量响应，评估杂散光抑制效果。结果表明：视场外杂散光能量和视场内光线能量量级相差10^-5～10^-7，光栅非工作衍射级次光线能量和工作级次能量量级相差10^-6～10^-8，中心波长处光谱杂光系数为0.9975%，所提方法满足空间远紫外高光谱遥感指标要求。     

基于夫琅禾费原理的光栅复制拼接误差精度分析

复制拼接是天文领域目前制作大面积平面衍射光栅的重要方法之一。光栅复制拼接需要相应的拼接系统,从成本控制和光栅研制周期角度考虑,一套常规拼接系统应适用于不同参数光栅及不同检测波长的拼接,并且系统拼接精度必须满足光栅拼接要求。根据夫琅禾费远场衍射原理,建立双光栅拼接系统的五维误差理论模型,分析了入射光波长、衍射级次、光栅常数、入射角等参数改变时的拼接误差及其变化趋势,并根据实际拼接需求给出了上述参数的变化范围。计算得到了当光栅参数及检测条件变化时能够满足使用要求的拼接误差精度指标。所得出的拼接误差变化趋势及拼接精度指标对于设计复制光栅拼接系统具有指导意义。     

用光栅正负一级衍射效率之比反演光栅参数的数值模拟

用衍射光栅的正负一级的能量之比来弱化衍射光栅表面的粗燥,周期的细微畸变,介质分布不均匀等带给实际光栅与理想光栅之间的差异,弥补实际光栅单一级次信息在实验测量中在反应光栅结构参数的缺陷.文中用数值模拟的方法优化反演了几种浮雕面型光栅的结构参数,反演结果较理想,数值论证了该法的可行性.     

动态干涉仪的位相光栅衍射效率研究

为了解决普通二维光栅在动态干涉术中光能量利用不足的问题,使用标量衍射理论和傅里叶分析法对矩形正交位相光栅和棋盘型位相光栅的衍射效率进行推导,分别对两种光栅的最佳工作级次选择策略进行研究。分析结果表明,当分光器件为矩形正交位相光栅时,应选择(0, 1)级与(1,0)级作为动态干涉仪的工作级次,光能量利用率达到54.4%;当分光器件为棋盘位相光栅时,应选择(1,1)级作为动态干涉仪的工作级次,光能量利用率达到65%。实验对比了两种光栅在动态干涉仪上的应用效果,当选用(1,1)级作为工作级次时,结果表明使用棋盘型位相光栅的应用效果优于矩形正交位相光栅。因此在动态干涉仪中使用棋盘位相光栅并选用(1,1)级作为工作级次能够消除光能量利用不足对测量造成的影响。