圆环形达曼光栅

提出了一种新型的衍射位相器件：圆环形达曼光栅，该种器件可以实现等强度分布的吲环衍射场。介绍了该器件的设计方法，给出了数值设计模拟结果，同时也给出了一个5环4阶的圆环形达曼光栅的验证实验。因为光学系统大多是圆形的，圆环形达曼光栅可以很好地和光学系统的圆形孔径匹配，具有广泛的用途。     

用二维正弦相位光栅实现阵列激光相干并束

相干并束是获得高功率激光束的一种有效方法,特殊设计的二维正弦相位光栅是一种较好的并束元件。介绍了二维正弦相位光栅并束的设计方案,计算表明,在3×3和4×4分束时分束效率分别为81.1%和73.1%,与常用的达曼光栅相比分别提高37%和26.9%。对正弦相位光栅的制作和误差分析表明,并束效率存在极大值,给光栅的制作带来较大的误差宽容度,分束与并束在光栅表面的光场存在一定差别。如果仅用于并束,并束效率还有提高的可能。     

光折变达曼光栅的制作

本文实验证明了一种制作达曼光栅的新方法：在ＬｉＮｂＯ３：Ｆｅ晶体中利用成像和光折变校应制作光折变达曼光栅．用这种方法制作的达曼光栅除了具有传统达曼光栅的特点，还具有制作实时、简便、可以循环使用的优点．相信在集成光学、光学信息处理中会有重要的应用前景．     

达曼光栅的设计与制作方法探讨

研究基于二元光学的达曼光栅理论和设计方法,设计5×5分束达曼光栅。分别采用“减法”和“加法”加工方案制备器件。“减法”工艺方案包括,优化了氧化硅光栅制作中曝光、显影及深刻蚀工艺参数等关键工艺技术;“加法”工艺方案研究了氮化硅薄膜的制备及刻蚀工艺的问题。研究并制备了两种工艺方法的达曼光栅器件。实验结果表明,“减法”工艺方案的零级衍射场均匀分布的5×5点阵,总的衍射效率达到53%,不均匀性仅为0.19%;“加法”工艺方案的总的衍射效率为59%,不均匀性仅为0.16%;实验结果与理论设计的相符,验证了理论设计与工艺技术的可靠性。     

8×16四位相光栅分光器优化设计

设计了二维多位相光栅分光器的位相结构,并根据周期性位相结构推导出位相光栅的二维分光公式,使用模拟退火优化算法对二维8×16四位相光栅分光器的位相结构进行了优化设计,得到了二维分光效率为70.03%、不均匀度仅为4.6×10-4的位相光栅。将优化计算得到的位相分布结果进行拆分,制作了光刻版,利用光刻版套刻制作了四位相光栅分光器样品,并搭建光路对样品的分光性能进行了测试,结果表明,多位相结构能显著提高光栅的分束效率和均匀性。     

64×64点阵达曼光栅的设计与实现

分析了偶数点阵达曼光栅的设计原理与特性。利用数值优化方法 ,获得了一组 6 4× 6 4点阵达曼光栅解。光栅模版用电子束制版法制成 ,其最细线宽为 2 .5 μm。用光刻法实现了这一位相光栅 ,并比较了不同位相光栅制作法的优缺点。原子力显微镜测得的光栅深度曲线与 6 4× 6 4点阵实验结果表明 ,此光栅结果接近理论值。     

一次曝光法制备二维可调谐液晶光栅

设计了全息光路,采用一次曝光方法制备了基于聚合物分散液晶材料体系的二维可调谐液晶光栅.采用偏光显微镜和原子力显微镜对光栅的形貌进行检测,并利用He-Ne激光器对光栅的电光特性进行测定.结果表明,该光栅具有清晰的二维结构,衍射图样为空间点阵,衍射效率具有电场可调谐性.实验表明,改进的光路设计可制备多种形式的可调谐液晶器件.     

新型5×5分束达曼光栅的设计与制作北大核心

基于理论设计了一种面内旋转对称的新型5×5分束达曼光栅,研究并优化了光栅制作中曝光、显影及深刻蚀等关键工艺参数。采用接触式曝光和感应耦合等离子体（ICP）刻蚀技术,在石英基底上制作出达曼光栅结构。实验中通过优化石英基底上接触式曝光时间和显影时间,较好控制了曝光图形失真;进一步通过控制ICP刻蚀工艺参数,获得了刻蚀深度为（750±10）nm的石英衬底,实现了达曼光栅器件的制备。通过衍射光学特性评测得到了理论设计的零级衍射场均匀分布的5×5点阵,总的衍射效率达到53%,不均匀性仅为0.19%。实验证明了理论设计与工艺技术的可靠性,为达曼光栅器件的集成光学系统应用奠定基础。     

基于反射式达曼光栅的频率分辨光学开关装置

采用反射式达曼光栅对飞秒激光进行分束,可以避免材料色散的影响.搭建了利用反射式1×2达曼光栅为基础的频率分辨光学开关(FROG)装置,并把测量结果与传统多发频率分辨光学开关装置的测量结果进行了对比.理论和实验结果表明,当输入脉冲宽度大于50 fs时,用达曼光栅作为分光器和使用分光镜分光的效果是一样的;当输入脉冲的宽度小于50 fs时,用达曼光栅作为分光器引入的展宽量明显小于分光镜引入的展宽量,尤其是当输入脉冲的宽度小于20 fs时用达曼光栅作为分光器的效果更为突出.     

一种任意图形编码的（0，π）型二维位相光栅的设计

基于分析和比较各种编码图形的二维二值位相光栅的优缺点．提出了一种设计任意图形编码的二值位相光栅的方法。该方法主要分为两步．首先以获得最高衍射效率为基准．寻求任意图形编码的二维二值位相光栅的初始结构．然后采用一种迭代算法优化初始结构获得期望的光强分布。设计了７个可等强分束的二维二值位相光栅，其衍射效率均大于８０％，均匀性偏差均小于０．０１％。     

用于激光加工中的矩形孔径Dammann光栅光束变换技术

针对大功率激光加工对光束空间强度分布的实际要求,提出了一种用二元光学元件对光束进行变换的方法,即利用均匀采样的矩形孔径Dammann光栅对激光高斯光束进行光束变换,可满足任意点阵分布的输出要求.以线状、均匀、环状和非均匀分布的光强输出为例,介绍了矩形孔径Dammann光栅光束变换技术的设计原理及实现方法,结果表明输出光强分布具有较高的衍射效率和均匀性.将均匀和非均匀分布的输出光束应用在激光加工技术的表面强化上,结果表明试样表面的硬度和耐磨性等力学性能均有提高并且强化层具有较好的均匀性.     

偶数束亚波长Dammann光栅结构的矢量衍射优化设计

传统的基于标量衍射理论方法设计的Dammann光栅衍射效率较低。基于严格耦合波理论和遗传算法,介绍了亚波长结构偶数分束数Dammann光栅的设计方法。利用优化程序设计了多个光栅结构并对设计结果进行了分析,讨论了关键参数的选取及设计参数和光波偏振态的变化对分束效率和均匀性的影响。仿真结果表明所设计的偶数束Dammann光栅分束均匀性很好并且分束总效率均达到93%以上,而零级衍射效率均降到了0.64%以下,达到了较好的去零级衍射的效果。     

用等腰三角形位相光栅进行相干光并束的研究

为了满足未来惯性约束激光核聚变(ICF)的快速点火装置对高能量激光束的要求,提出并特殊设计了一种可用于ICF系统中相干并束的等腰三角形位相光栅.模拟计算和分析的结果表明,这种等腰三角形位相光栅对4束相干激光并束的效率理论上可以达到90.2%,比普通的二元达曼型位相光栅的衍射效率高22个百分点.相对而言,该光栅具有加工难度低、误差宽容度大等优点,有较强的实用前景.     

达曼光栅的计算机辅助设计

达曼(Dammann)光栅作为一种常用的分束器件,在光互连、光通信、光计算和多重成像等领域已广泛应用。在介绍Dammann光栅设计原理的同时,重点论述了Dammann光栅的计算机辅助设计过程。     

Programmable binary phase-only optical device based on ferroelectric liquid crystal SLM

The performance is reported of a programmable, two-level, phase-only device based on a commercially available 128*128 pixellated, ferroelectric liquid crystal spatial light modulator (SLM). Near diffraction limited performance is achieved results for a Dammann grating are comparable to those obtainable with fixed components.<>     

A pixellated grating array using photoelectrochemical etching on aGaAs waveguide

We have demonstrated and evaluated a grating array outcoupler fabricated by photoelectrochemical (PEC) etching, a manufacturable and practical approach for fabrication of grating-based III-V semiconductor waveguide devices. An array of submicron period gratings was etched into photolithographically delineated areas in a single PEC step. The fabricated devices are: 10-μm wide rib waveguides with 0.35-μm first-order outcoupling gratings; and 10-μm wide rib waveguides with 10 μm×10 μm pixellated areas of gratings. Device characterization demonstrates the effectiveness of outcoupling grating fabrication using PEC and that the pixellated grating outcoupler is an effective and simple means of generating an optical beam array     

Fourier gratings as submillimeter beam splitters

Over the past years, a number of groups have developed phase gratings as local oscillator beam multiplexers for array receivers in the submillimeter wavelength domain. The most popular type of grating is the Dammann (1977) grating, a simple and versatile binary phase grating. We introduce a new type of grating, the Fourier grating, which, in contrast to the binary structure of Dammann gratings, uses a smooth grating structure. Due to the lack of sharp edges these gratings can be manufactured with high precision as reflection gratings even for two-dimensional (2-D) dispersion. Fourier gratings are designed using a simple optimization procedure that only involves a small number of parameters. Their diffraction efficiency is very high. We have produced a number of gratings and tested them at a frequency of 490 GHz, verifying the theoretical results