FBG的衍射光学特性和耦合模理论分析

从衍射光学的角度出发研究了光纤布喇格光栅（ Ｆ Ｂ Ｇ） 的光学特性,进而采用理想模展开的耦合模理论对光纤布喇格光栅的模场分布进行了详细分析,推导出反射率、布喇格反射波长及反射主峰带宽等特性参数的表达式。计算结果表明,理论与实验结果吻合较好,从而验证了理论结果的正确性     

多路激光体布喇格光栅光谱合成特性研究

为了研究多路激光体布喇格光栅光谱合成的合成特性,采用建立多路反射式体布喇格光栅光谱合成系统物理模型的方法,得到了具有不同谱宽的光束的衍射效率曲线,以及体布喇格光栅材料的吸收系数和通道间的串扰对总的合成效率的影响曲线。结果表明,在入射光束中心频率不变的情况下,随着光束光谱宽度的增大,衍射效率逐渐减小;随着光束中心频率与光栅中心频率之间偏移量的增加,衍射效率逐渐减小;当光束谱宽与光栅光谱选择宽度大约相等,并且通道之间的间距较小时,通道之间由于发生串扰而损失的衍射效率需考虑,随着合成路数的增加,总的合成效率受体布喇格光栅材料吸收系数的影响越来越大,而受串扰的影响则几乎保持不变。     

一种测量体光栅调制度和有效厚度的新方法

以Kogelnik的体相位光栅耦合波理论为基础,通过测量光折变体光栅的衍射效率与布喇格偏移角的关系曲线,并根据该曲线的3dB带宽和旁瓣峰值的相对大小及其角度偏移量,可计算出光折变体光栅的折射率调制度和有效厚度。对LiNbO3：Fe晶体的实验测量结果很好地验证了该方法的可行性,其测量精度与数字全息术和马赫一曾德干涉仪的方法相当,但测量过程却更加简单。     

电磁波在光栅表面上反射和衍射的理论研究

本文从严格的场匹配方法出发,对电磁波在矩形截面光栅上的反射和衍射进行了理论研究。对这种光栅作为频率扫描天线的计算显示出,不论满足或不满足布喇格条件,在较宽的角度范围内入射,经调节槽宽和槽深都可获得理想的耀射。对于不满足布喇格条件,在两个互易角中较大的一个入射时,-1次衍射波有较高的效率和较宽的频带。而对这种光栅作为奥罗管中反射镜的特性的理论计算指出,它具有极宽的频带。同时本文还给出了不同频率平面波垂直入射时的等效光栅位置,以及电磁波在光栅表面反射时所引起的相位改变。     

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。     

双体光栅外腔二极管激光器光谱特性研究

为了研究双体布喇格光栅外腔二极管激光器的衍射特性,采用一块体布喇格光栅与一块横向啁啾体布喇格光栅组成双体布喇格光栅,理论分析了组合前后体布喇格光栅的衍射特性,实验研究了双体布喇格光栅外腔二极管激光器的输出光谱特性。结果表明,在双体布喇格光栅外腔反馈的作用下,可以实现双波长同时输出,通过横向移动横向啁啾体布喇格光栅,可以在保持其中一个中心波长不变的情况下,使另外的一个波长在800nm~815nm的范围内线性调谐。此研究为基于双体布喇格光栅实现双波长输出的大功率二极管激光器提供了实验指导。     

任意面形介质光栅的衍射特性分析

采用严格耦合波理论(RCWA)和多层近似法,详细的推导了任意面形介质光栅的衍射问题,得出了其矩阵求解方程,并采用增强透射矩阵法来避免直接求解带来的数值不稳定,提高了计算效率.使用该方法对梯形光栅进行了数值计算,结果表明采用严格耦合波理论和多层近似法,可以方便、有效地求解任意面形介质光栅的衍射效率问题,计算中光栅在不同参数下衍射效率的总和严格等于1,且未有数值不稳定性问题.     

光栅的标量衍射理论与耦合波理论的分析比较

光栅的标量衍射理论是计算衍射效率的一种近似方法 ;耦合波理论是分析光栅衍射的严格方法。本文详尽地分析了这两种方法在计算具体的光栅衍射问题时的异同 ,从中得出了有意义的结论 :光栅的标量衍射理论的近似是有条件的 ,光栅周期和光栅槽形就是影响这一近似条件的两大因素。     

利用严格耦合波方法研究多层介质膜光栅掩膜特性

从理论和实验上研究了多层介质膜光栅掩膜特性，用严格耦合波（RCW）法对由光栅掩膜槽形和多层膜介质基底引起的衍射效率的变化进行了理论分析，计算得出不同形貌下的光栅掩膜的反射0级光谱衍射效率分布。在实验检测方法上，采用了0级反射光衍射效率分布来进行槽形判断，并将实验结果和理论计算进行了对比。结果证明使用该方法研究光栅掩膜形貌在一定程度上是有效的。     

第二讲 声光布喇格衍射

上一讲已经指出,布喇格衍射是声光互作用的一种主要表现形式,由于它具有高达100％的衍射效率,故用途极为广泛,并因此受到青睐,对其研究的深度、广度也自然强于喇曼-奈斯型。出于此因,我们在这一讲里将重点、深入讲述布喇格衍射效应,在普遍的耦合波方程的基础上导出一种更为简明和实际的分析布喇格衍射的方法——耦合模方程,或称振幅方程的分析方法。进而对大角度、小角度的布喇格衍射、发散光波的衍射等作较为深入的分析。     

基于传输矩阵法的纵向啁啾体光栅衍射特性

为了研究纵向啁啾体光栅的光谱衍射特性,采用传输矩阵方法进行了分析,研究了光栅的厚度、折射率调制系数和啁啾波长范围对纵向啁啾体光栅中心衍射效率的影响。结果表明,随着光栅厚度的增加,中心衍射效率随之增大;随着光栅折射率调制系数的增大,中心衍射效率也随之逐渐增加;而随着啁啾波长范围的增大,纵向啁啾体光栅的中心衍射效率则逐渐减小。此研究结果对大尺寸啁啾体光栅的设计制作有一定的参考价值。     

结构参量对脉冲高斯光束布拉格衍射特性的影响

利用二维耦合波理论,研究了体光栅对时间和空间都为高斯型分布的脉冲激光光束的衍射性质,得到了衍射和透射光振幅的解析表达式.讨论了体光栅的结构参量对衍射光束的空间和频谱强度分布以及衍射效率的影响.结果表明,体光栅的波长选择带宽和衍射光束带宽随着结构参量的增大而增大,衍射效率随着入射脉冲时间宽度的增大而增大,并趋于定值,结构参量值越小,达到饱和的速度越慢,饱和值越大.     

体光栅二维耦合波方程解析解的再探讨

针对完全重叠型的体光栅,在布拉格衍射范畴内给出二维耦合波方程的完整推导,并给出方程组的闭形式解析解.该解析解能够解决完全重叠型的均匀光栅的普遍衍射问题.研究了二维有限尺寸体光栅的衍射性质特别是衍射效率与光栅二维尺寸及介质吸收系数之间的关系.对于无吸收的光栅,参考光束相对物光束越宽,衍射效率将越高.当介质的吸收不可忽略时,对于耦合较强的光栅,参考光尺寸的增大反而会引起衍射效率的下降.为了获得最优的衍射效率,应当根据介质的吸收率合理地设计光栅的几何尺寸.     

低密度台阶形闪耀光栅的制作

介绍了制作低密度闪耀光栅的过程,在制作时,对传统的制作过程进行了改进,有效提高了制作质量。以40μm闪耀光栅为例介绍了制作的过程,得到了良好的光栅表面形貌,并且闪耀级次的衍射效率达到了70%以上。相比传统的制作方法,效率提高了5%～10%。对比了理论上的衍射效率,分析了实验误差,发现把存在对准误差的光栅进行处理将会有效地提高其衍射效率,为进一步提高闪耀光栅的衍射效率提供了依据。     

严格耦合波方法计算立体正弦光栅衍射效率

为了研究振幅型光栅的衍射效率,运用严格耦合波方法建立立体正弦透射光栅的计算模型。用Matlab软件编程计算衍射效率,并模拟了光栅层附近区域内的光场振幅和相位分布。计算结果表明模型衍射效率与平面的正弦型光栅有差别,其与周期,光栅厚度相关;在一定条件下两者非常接近。     

Gaussian切趾体光栅在光谱合成中的应用研究

为了研究切趾技术对体光栅旁瓣的抑制效果及切趾体光栅的光谱合成特性,采用Gaussian切趾技术对体光栅旁瓣进行了抑制,并用传输矩阵法分析了Gaussian切趾体光栅的衍射特性,给出了Gaussian切趾体光栅光谱合成效率公式,分析了切趾光栅对光谱合成效率影响;切趾后体光栅旁瓣对应的前4级峰值衍射效率由73%,47%,31%,22%降低到11%,20%,10%,7%。合成路数和光束光谱宽度一定时,合成效率随衍射损耗的增大而减小。结果表明,Gaussian切趾技术能够有效抑制体光栅旁瓣,进而减小体光栅对相邻合成光束的衍射损耗,增大合成效率。     

飞秒激光烧蚀玻璃基质金属薄膜直写衍射光栅

提出了一种新的制备光栅的方法,利用800 nm的飞秒激光扫描蒸镀在石英玻璃衬底表面的金薄膜,通过烧蚀金薄膜在衬底表面形成衍射光栅。用波长为532 nm的激光照射光栅,测量其一级衍射效率,测得的衍射效率最高为6.98%。通过改变激光扫描速度、激光功率、光栅周期等实验参数研究其对制备的光栅的一级衍射效率的影响,结果表明,降低激光扫描速度,减小光栅周期,或增加激光功率都能提高制备光栅的一级衍射效率。