极紫外/软X射线多层膜衍射光栅

多层膜光栅是集多层膜的高反射率与光栅的高光谱分辨于一身的新型光学元件,它的出现使得在极紫外/软X射线(EUV/SXR)波段采用非掠入射、高光谱分辨率的分光元件成为可能.对多层膜光栅的衍射特性进行了分析,这些衍射特性使多层膜光栅能够作为核心部件,实现很多新颖的EUV/SXR光谱仪器,如窄带X-UV单色仪与多色仪.近年来,多层膜光栅的制备领域不断地出现新的思想与方法,同时多层膜光栅的实际应用也不断增多.多层膜光栅作为一种重要的光学元件,在天文学、物理学和材料科学等领域具有广泛的用途.介绍了多层膜光栅在众多研究领域中的应用.     

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     

平面衍射光栅的杂散光及其测量

本文分析了平面衍射光栅产生杂散光的原因,指出了影响杂散光的基本因素。详细讨论了测量光栅杂散光的光学衰减法,还对测量结果的可靠性作了分析。叙述了减少仪器杂散光的方法。     

非相干组束中反射体布拉格光栅的衍射潜力

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％。     

高精度衍射光栅干涉仪的研制

提出了一种新型的激光衍射光栅干涉仪测量系统,以光栅衍射原理和偏振光学为理论基础,配合正交信号的解相位细分原理,使得该系统可以达到纳米级分辨率.由于光栅干涉测量系统以光栅栅距作为测量基准,相对于传统干涉仪,光栅尺系统受环境因素造成的测量误差影响较小.通过实验校正,得到不同行程范围内光栅干涉测量系统的纳米级重复性误差,新型的激光衍射光栅干涉仪测量系统适合于较长行程的高精度位移测量.     

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。     

斜入射衍射光栅对波长测量的影响

为了研究斜入射衍射光栅对波长测量的影响,采用了平行光斜入射衍射光栅,得出了平行光斜入射角越大,其波长误差也就越大,并推导出了入射角与波长误差的经验公式,其研究结果将有利于对测量波长的矫正。     

测量薄膜折射率的光栅衍射干涉方法

根据光的干涉理论,讨论了条纹周期数对测量薄膜折射率不确定性的影响,推导出干涉条纹错位量与薄膜折射率和厚度的关系式。由此提出采用光栅衍射干涉测量薄膜折射率的方法和实验方案。实验表明:该方法的干涉条纹测量精度达λ/10~λ/20,薄膜折射率测量精度可达 0.01 以上。     

光栅衍射法实时测量脉冲激光波长和方向

为了在恶劣环境下实时测量宽波段脉冲激光波长和方向,提出了使用光栅衍射测量脉冲激光波长和方向的方法。该方法利用激光的相干特性,不同波长的激光干涉后零级光谱和一级光谱之间的距离不同,入射方向不同其零级光谱位置不同,从而由探测器上读出的光谱位置可以求出激光波长和入射方向。根据测量原理设计了实验光路,主要由光栅、柱面镜以及探测器CCD构成。实验结果表明,该方法测量激光波长的最大偏差为6.2nm,入射方向最大误差为0.6°,可以实现激光波长分辨力10nm,入射方向分辨力1°的实时测量。     

The fabrication of index-modulated grating coupler in a polymeric waveguide using two-photon initiated photopolymerization

A simple process suitable for fabrication of volume phase grating coupler in planar optical waveguide by two-photon initiated polymerization is presented. The volume phase grating has been written by scanning femtosecond laser pulses directly on the polymeric thin-film through a high numerical aperture lens. The areas of the index-modulated grating without morphology are 1.5 mm × 1.5 mm. The microstructure feature of coupling grating was illustrated. The corresponding index modulation reaches 0.03. We demonstrated the implementation of input coupling by this grating into the polymeric waveguide film. The measured coupling efficiency was about 11%.     

新型反射式闪耀光栅楔形平板

提出并设计了一种新型光学元件——反射式闪耀光栅楔形平板。在玻璃楔形平板的倾斜表面上加工锯齿形闪耀光栅,在光栅的表面镀相应的金属反射膜,形成反射式闪耀光栅。当光线垂直楔形平板底面入射时,闪耀级次的衍射光可以沿入射方向返回,使该级次衍射光的能量得到充分利用,可以应用在在需要保持反射光线方向不变的场合。该元件兼具闪耀光栅和楔形平板的特性,通过实验对光线的能量和方向特性进行了验证,实验结果表明, 1级衍射光沿入射光线方向返回,并且能量的89.36%都集中在这一级上。转角测量的实验结果表明,该元件能使转角测量的范围扩大为0~360°以及大于360°的任意角度,转角测量的重复性精度可以达到0.632″。     

光反射干涉谱新方法测试薄膜厚度和光学常数

依据测量薄膜和光之间相互作用可确定薄膜特性的原理,并基于光反射干涉谱与德国最新研发薄膜分析软件SCOUT的新方法可测量已知或未知材料的多层薄膜厚度及其折射率n、消光系数k。通过实际测试证明：该方法可测试单晶硅、玻璃、ITO玻璃基底上沉积薄膜的厚度,样品基本不需要特别准备,对样品无破坏性,测试精准。理论上可以测量所有透光或半透光薄膜的厚度和光学常数,操作非常简便,适合于镀膜行业的在线检测和实时监控,且SCOUT软件在多层膜及多种材料的研发、制备等方面具有应用潜力。     

二元光学元件的耦合波分析

基于Ｍａｘｗｅｌｌ方程和电磁场的边界连续条件，本文导出了二元光学器件的严格的耦合波方程，指出各级次衍射波之间存在着相互耦合波衍射理论对元元位相光栅的衍射特性进行了分析，并与标量衍射理论分析的结果作了比较，从而得出了一些重要的结论。     

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。     

Group-theoretic approach to enhancing the Fourier modal method for crossed gratings of plane group p3

The Fourier modal method for crossed gratings is reformulated by use of a group-theoretic approach when the grating structures, according to plane crystallography, are of plane group p3. By exploiting the structural symmetries of the grating, i.e. the invariance of grating pattern after rotations about the normal of the mean grating plane through angles n(2π/3), a general diffraction problem with asymmetrical incidence is decomposed into three so-called symmetrical basis problems whose field distributions are the symmetry modes of the grating. Then by solving the symmetrical basis problems instead of the original problem, we reduce the memory occupation and time consumption in numerical computation to 1/3 and 1/9 of those of the original formulation, respectively, if the truncated reciprocal lattice of the diffracted field also has the symmetry of the grating structure. For the special case of normal incidence, the reduction factor can be further reduced to 2/27. Numerical examples are provided to illustrate the effectiveness of the new formulation.     

自适应模拟退火结合共轭梯度法求解薄膜厚度

根据薄膜光学计算理论和最优化理论,提出了用自适应模拟退火法结合共轭梯度法确定薄膜厚度的新方法。该方法建立的数学模型先采用自适应模拟退火算法搜索,再采用共轭梯度算法精确查找。它不但减少了无损伤测量方法对初始计算条件的过多依赖,而且在保证精确度的情况下极大地提高了计算速度,同时有很高的适应性。实验中,应用该方法求解了三层膜系的厚度,计算时间为3s,计算误差小于4nm。     

不同波长激光对计算全息位相光栅空间衍射光束分辨率的影响

针对用于激光阵列探测系统中的计算全息位相光栅，给出了在不同波长激光入射的情况下，衍射光束的空间分辨率随不同入射角的变化情况。用实验验证了用可见光代替红外激光进行初步测试与分析的可行性，为用于红外系统的整形光栅的测试提供了简捷，便利的实验方法。     

声光滤光器在膜厚测量上的应用

本文对利用声光可调滤光器测量薄膜的光学厚度进行了理论探讨,并在实验中加以证实。     

弹性安装条件下机器结构声功率流的现场测量

本文利用互功率谱的方法对安装在混凝土地板上的小型排气扇工作时产生的结构声功率流进行了现场测量。对不同劲度系数的隔振支架对结构声功率流的影响进行了比较。