台阶光栅衍射的傅里叶分析

提出了一种台阶光栅模型 ,并应用傅里叶光学方法推导出了反射式衍射光强的表达式。分析计算了衍射光强随台阶数、入射波长、衍射角和轮廓角 (闪耀角 )的变化关系。结果表明 ,台阶光栅能起到闪耀作用 ,台阶对衍射强度分布有影响 ,但不改变衍射光极大值的位置 ,随台阶数的增加 ,能量逐渐向闪耀方向集中。当台阶数等于 8时 ,其衍射效率可接近三角形闪耀光栅的衍射。台阶光栅衍射的傅里叶分析对光栅制作有一定的指导意义     

双曲柱面透射光栅衍射的数值分析

建立了双曲柱面透射光栅的数学模型。由光程的定义导出平行光通过单个双曲柱面的复振幅透过率。用傅里叶光学方法得出双曲柱面透射光栅在频谱面上的光强分布表达式。使用MATLAB软件模拟出其衍射光强随双曲线半实轴变化的分布规律,得出的衍射花样与理论分析一致。最后从理论上指出双曲柱面透射光栅在光学领域的应用。     

全息透镜的成像特性

本文根据透射式全息图可以反射再现的观点,同时考虑和分析了全息透镜的透射波成像和反射波成像,对±1级像建立了透镜-反射镜组合的理想模型.用傅里叶光学的方法,导出了一般孔径下全息透镜的点扩散函数和传递函数的表达式,由此可求得其极限分辨率及截止频率,并与普通透镜作了比较.对横向色模糊的不均匀性也进行了讨论.     

1000线/毫米软X射线自支撑闪耀透射光栅的设计与制作

基于标量衍射理论讨论了软X射线自支撑闪耀透射光栅的特性并设计了光栅的结构参数. 采用全息光刻和湿法腐蚀技术, 成功制作了周期1 μm、占空比0.1---0.2、高宽比约100、栅线厚度10 μm、 有效面积比为65%的自支撑闪耀透射光栅. 单元尺寸为15mm× 15mm的硅绝缘体上含有四个5 mm× 5 mm的自支撑闪耀透射光栅窗口. 在国家同步辐射实验室检测了该光栅在5---50 nm波长范围内的衍射效率. 波长扫描测量结果表明, 闪耀效应明显地发生在类似镜面的光栅侧壁镜面反射方向上, 闪耀级次位置及其特征与标量理论预测的一致. 衍射效率的实测结果基本与理论模拟符合, 只是因光栅结构上的缺陷致使衍射效率偏低, 峰值只有理论值的38---49%. 实验结果证明了闪耀透射光栅的概念和湿法制作工艺的可行性.     

用傅里叶合成法获得具有锯齿槽形的闪耀全息光栅

本文描述了一种用简单的光路系统实现傅里叶合成而获得闪耀全息光栅的方法.用干涉计量法调整光路,提高了工艺精度.本实验制作的全息闪耀光栅具有较好的锯齿槽形,闪耀特性显著, 1级衍射效率超过了50%,比-1级效率提高约11倍.最后探讨了如何提高衍射效率,控制闪耀波长及增大刻划面积等问题.     

高损伤阈值矩形石英闪耀光栅的设计分析

 采用模态法分析了矩形亚波长石英闪耀光栅的设计原理,给出了1.06 μm工作波长的矩形亚波长石英闪耀光栅的设计示例。研究表明,要设计性能优良的-1级透射闪耀光栅,应使0/1阶传输模的累积相位差为π的奇数倍。设计的透射闪耀光栅能够使TM偏振光和TE偏振光获得近100%的-1级衍射效率,且具有较大的加工容差,较宽的入射波长和入射角变化适应范围。     

应用傅里叶综合法设计最佳闪耀全息光栅

本文叙述了闪耀全息光栅的概念及如何用傅里叶综合法实现最佳设计的方法.根据标量电磁理论推导了有关理论公式,进行了较详细的数值计算.进而讨论计算和选择设计参数的技巧,引进了两个与光栅衍射效率有关的参数:轮廓深度的比值B和相移(?).指出为了使闪耀全息光栅对特定的衍射级次求得最佳衍射效率,必须从B和(?)的取值中选出两个最佳值,并且在实际制造时对这两个参数加以正确的控制.     

基于相控阵雷达模型的液晶光束偏转波控方法研究

针对闪耀光栅模型光束偏转角度数量分布有限的缺点,提出一种基于相控阵雷达模型的液晶光束偏转波控方法。该方法控制液晶电极间相位差,通过改变液晶电极间相位差控制出射光波束方向。使用傅里叶光学方法推导该模型最大偏转角度、光束偏转角度与电极间调制相位关系以及衍射效率和偏转角度的关系。实验证明该方法可实现任意分辨角的光波束扫描, 在0.15°光束扫描范围内实现优于20 μrad的连续光束偏转。     

超高密度（10^51／mm）软X射线透射式闪耀光栅的新设想

首次提出了用磁控溅射方法制备光栅常数ｄ在１０ｎｍ量级的透射式闪耀光栅的新方法的设想，并以基于层间界面全反射的透射式闪耀光栅为模型讨论了光栅的性能。     

软X射线自支撑闪耀透射光栅

软X射线自支撑闪耀透射光栅或临界角透射光栅是美国麻省理工学院为满足国际X射线天文台X射线光栅谱仪的科学要求而提出的一种新型衍射光栅,它集中了透射和反射光栅的优点,同时避免它们的缺点.文章对软X射线自支撑闪耀透射光栅的概念、基本原理、制作工艺进行了综述,介绍了美国麻省理工学院的光栅研制工作进展和文章作者的初步研究结果.     

梯形透过率光栅远场光强分布及光栅方程的解析推导

二值化梯形透过率光栅是一种具有离轴衍射级次的二维光栅,其各衍射点光强信息和位置信息的确定对该新型光栅的实际应用具有重要意义。然而,目前尚无相关解析理论对其进行合理的描述。为了解决上述问题,通过二维傅里叶变换方法获得了该光栅各个衍射级次光强分布的解析表达式,并根据二维光栅的结构特征给出了在透射式和反射式情况下该光栅满足的光栅方程。这为该新型光栅的光线追迹计算打下了理论基础。最后,将解析表达式计算结果与采用X-Lab软件标量衍射模块计算的数值模拟结果进行比较,验证解析理论的正确性。     

Photoreprogrammable dual-function grating based on photochromism and selective metal deposition

We introduce photoreprogrammable dual-function gratings, which show different diffraction in transmission and reflection. Parallel metal lines on the photochromic diarylethene (DAE) surface were prepared by selective metal deposition, enabling one-dimensional diffraction in transmission and reflection. Then, another isomerization pattern was programmed on the DAE layer by light irradiation. This grating generated unique diffraction: one-dimensional diffraction in the reflection but two-dimensional diffraction in the transmission, and a dual-function grating was achieved. This programmed state on the DAE layer could be erased by UV irradiation and could be reprogrammed to generate different diffraction by visible laser scanning. This result shows the great potential of the photoreprogrammable dual-function grating as a key element in various future optical devices and systems.     

布儒斯特角附近的透射光栅传输特性

 减小光栅表面的反射率以得到更高的衍射效率是目前光栅设计与制造中需要解决的重要问题之一。提出利用偏振光沿布儒斯特角入射时具有的特性来实现降低光栅表面反射率的方案,介绍了这种方案的物理模型,并利用严格耦合波分析法进行了模拟计算。计算结果显示,对入射光为TM偏振,波长0.35 μm,当光栅周期较长为2.80 μm时,以布儒斯特角入射的光波,它的表面反射被大大抑制;当光栅周期较短为0.21 μm时也有类似的结论,并且透射光的一级衍射效率极大值出现在刻槽深度为3.50 μm处附近,衍射效率大于95%。     

闪耀光栅光强分布的一种求解方法

以反射式闪耀光栅为例,提出了一种根据多孔夫琅禾费衍射性质来计算闪耀光栅夫琅禾费衍射光强分布的方法,得到的结果和教材完全一致.     

位相光栅的严格模式理论及其全反射特性

用严格的模式理论研究了位相光栅中的电磁场分布和各衍射级次的衍射效率.用分段解析函数来表达本征函数，而不采用无穷级数的方法.利用稳定、快速和精度高的递推公式来计算反射透射阵和振幅系数阵，从而能处理任意多台阶的位相光栅.数值计算结果表明，存在全反射.也讨论了全反射的条件和物理机制. 关键词：     

Diffraction from a moving grating

A first-principles tutorial account is given for the diffraction of either light or free, non-relativistic, massive particles from a moving grating. Discussion on the properties of the moving grating including non-reciprocity is followed by considering both Raman-Nath (thin grating) diffraction and Bragg (thick grating) diffraction in either transmission or reflection geometry. Use of four-momentum conservation with dispersion relations yield the angles of diffraction. The increase in the angle of diffraction for grazing incident by using a moving grating relative to using a static grating is calculated. It is shown that this increase is possible only for Raman-Nath geometry.     

Simultaneous diffraction of two finite waves at non-uniform dynamic volume reflection gratings

Based on the two-dimensional coupled-wave theory, the simultaneous diffraction of two finite waves with non-constant amplitude distribution at a finite non-uniform dynamic volume reflection grating is described. A coupled differential equation is derived and solved numerically with the aid of a two-dimensional Runge-Kutta method. The results for the chosen example of a planar volume reflection grating both for pure phase and absorption gratings show the dependence of the fidelity and diffraction efficiency on the normalized parameter grating strength, on the phase shift with respect to the interference pattern of the read-out waves and on the absorption modulation. In contrast to the transmission grating, a high fidelity of the enhanced beam can be achieved for reflection gratings. The numerical results are compared with the solution of the one-dimensional theory.     

透射衍射光栅内全反射级次

当前高功率激光装置系统中, 国内使用透射式衍射光栅进行光束采样, 国外甚至使用光栅聚焦并同时结合谐波分离和采样功能. 高功率激光辐照下, 除了0级透射打靶光以及目标取样光外, 其他级次衍射光的影响也不可忽视, 可能造成诸如鬼像聚焦破坏、时间脉宽测量不稳定、近远场测量噪声等问题. 尤其是透射衍射光栅内部全反射级次会导致光栅出射一系列规律的衍射花样, 造成上述干扰和危害. 首先理论上针对透射式光栅(包括取样光栅和聚焦光栅)进行了相应的计算和分析, 然后从实验上观察并测量了取样光栅内部全反射级次的现象, 并且结合镀减反膜前后的衍射现象进行了讨论, 最后分析并给出了如何消除或规避全反射级次和其他冗余级次影响的方法.     

超声光栅与平面透射光栅衍射图样的比较研究

分析了超声光栅的形成机理,给出了超声光栅衍射图样光强分布的解析表示,通过理论分析和数值模拟对超声光栅与平面透射光栅的衍射图样进行了比较研究.结果表明其衍射主极大满足类似的光栅方程,但衍射条纹的强度分布不同;都能产生缺级现象,但规律不同;超声光栅是一种动态光栅,各级衍射谱线的频率不同.     

Simultaneous diffraction of two waves at a reflection volume hologram

Based on the theory of coupled waves the simultaneous diffraction of two waves at a plane dielectric reflection volume hologram is described. By analogy to the transmission volume grating the intensities of the output beams strongly depend on the phase shift between the incident waves and the phase shift of the grating with respect to the interference structure of the read-out waves. This gives the possibility of transferring the incident energy from one wave into the other and can be used for the modulation or deflection of the reconstructed beams. The separate determination of the different kinds of phase shifts by intensity or phase measurements is discussed.