非均匀光栅的振幅分布和光强特性分析

从光栅自身的空间结构出发,用菲涅尔衍射公式推导了非均匀光栅的振幅分布公式(θi)和光强特性公式I(θi),用Maple程序给出了算例之不规则光栅衍射光强I(θi)随sinθi变化曲线,得到了非均匀光栅的衍射特性。一维透射平面光栅的振幅分布(θ)和光强分布I(θ)不仅与非均匀光栅的平均光栅常量有关,还与每个单元单缝的缝宽a有关。这一特性,补充完善了平面光栅衍射性质,同时,也为通过调整光栅空间结构,设计、研制、测试非线性光栅提供了理论依据。     

光栅衍射和布拉格公式

在斜入射光栅衍射中,第k级明纹的衍射角θk随入射角α变化,衍射光偏离入射光的角度φ=f（α）,此函数有极小直点,并且此时以和光栅常数的关系与布拉格公式形式相同．     

记录结构对体光栅各向异性衍射选择特性研究

以静态体光栅各向异性衍射理论分析模型为基础，将与体光栅厚度有关的记录光强调制度引入到各向异性耦合波方程中.利用耦合波理论分析了光折变晶体中体光栅的各向异性衍射性能，研究了在不同初始记录光强比的条件下，记录光入射角的改变对光折变体光栅各向异性布喇格衍射性能的影响.结果表明：记录光入射角和记录光初始光强比均对体光栅的各向异性衍射具有选择性；与此相比，记录光入射角和记录光初始光强比对于体光栅各向同性衍射不具备选择性.     

斜入射时光栅衍射特性的理论分析及实验研究

在研究倾斜入射衍射光栅时如何测量光谱波长的基础上,给出了衍射光相对于零级衍射光夹角与倾斜入射光入射角的关系,利用最小衍射角法和等效光栅法测量高压汞灯绿光谱波长,定量分析了在常规衍射光栅实验中斜入射对波长测量结果的影响。     

变栅距光栅的衍射实验仿真

依据多缝夫琅禾费衍射的基本原理,对一种平面变栅距光栅的光强分布作出了理论分析,导出了光强分布公式。用Matlab软件对变栅距光栅的衍射进行了模拟仿真研究,通过改变栅距变化系数和起始栅距的值,得出了在不同条件下的衍射谱线特征。该计算结果和研究方法在实际的变栅距光栅应用中具有参考价值,为变栅距光栅参数的设计和优化提供了理论依据。     

光栅衍射实验的最小衍射角法

光栅未能严格垂直于入射光放置时将形成误差．光栅放置成其法线与入射光方向的夹角为衍射角的一半时，衍射角为最小值．在最小衍射角的位置上完成光栅衍射实验，可以消去在光栅垂直放置时的１、２阶误差，此外还观察到对实验有利的现象：衍射明纹光强增大和级次增多．     

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     

体积相位全息光栅的设计与制备

本文指出全息干版薄膜在曝光后处理过程中的收缩性和折射率变化对制备全息光栅的周期、倾斜度、布喇格入射角及衍射角的影响问题,并根据实验数据对光栅设计进行修正,再结合Kogelnik衍射方程及折射率调制度和曝光量的线性关系,在实验中基本上能准确设计出指定周期、倾斜度和衍射效率的全息光栅。     

体积相位全息光栅的设计与制备

本文指出全息干版薄膜在曝光后处理过程中的收缩性和折射率变化对制备全息光栅的周期、倾斜度、布喇格入射角及衍射角的影响问题，并根据实验数据对光栅设计进行修正，再结合Ｋｏｇｅｌｎｉｋ衍射方程及折射率调制度和曝光量的线性关系，在实验中基本上能准确设计出指定周期、倾斜度和衍射效率的全息光栅。     

平面透射光栅的菲涅耳衍射

从标量场的菲涅耳衍射理论出发,研究了球面波入射平面透射光栅的衍射场,导出菲涅耳衍射场的复振幅分布,并得到光栅菲涅耳衍射角的计算公式．结果表明,在理想情况下菲涅耳衍射的每一级衍射波都是一个球面波;在对菲涅耳衍射角进行新的定义后,衍射角的计算仍然可以采用夫琅禾费衍射的光栅方程．     

The calculation research of classical diffraction formulas in convolution form

Based on the angular spectrum diffraction theory and the sampling theorem, the sampling conditions for calculation the Kirchhoff formula, the Rayleigh-Sommerfeld formula, the angular spectrum diffraction formula and the Fresnel diffraction formula in convolution form were studied. The results indicate that the diffraction calculation result is correct if the angular spectrum corresponding to the main energy of diffraction field can be fully transmitted by means of transfer functions when the samplings of initial wave fields satisfy the sampling condition. Compared with previous work, the sampling condition in this paper is less restricted. The diffraction calculation results are in agreement with experimental results.     

同轴共轭透镜对斜入射平行光的聚焦衍射特性

通过对同轴共轭透镜的基尔霍夫衍射的分析,导出了合适的衍射图计算公式,分析了斜入射时的衍射图特性,给出了模拟计算和实验结果,并探讨了在调整允差方面的应用。     

夫朗和费衍射测量的正确度

夫朗和费衍射常用来测量微小尺寸，实验表明，衍射角较大时，存在较大的系统误差，测量结果不能正确反映被测量大小。本文以狭缝为例，采取一种新的近似处理方法，导出了较为准确的测量公式，分析了测量的正确度问题，指出夫朗和费近似只是必要条件，而要获得正确的测量结果，最大衍射角必须在一定范围内。同时，这种方法也不能测量任意微小尺寸，最小可测尺寸与所要求的正确度有关，要求的正确度越高，最小可测尺寸越大。上述结论同样适用于刻划光栅、金属丝网、徐层厚度及其它狭缝类或圆孔类物体的衍射测量。     

量子理论新方法研究光的双缝衍射

用量子理论新方法研究光的双缝衍射实验现象,首先用光的量子理论计算光在缝中双缝衍射的波函数,再由基尔霍夫定律计算光的衍射波函数,由衍射强度正比于衍射波函数模方,从而得到光双缝衍射强度的解析式,把量子理论计算结果和经典电磁理论计算结果以及与实验数据三者进行比较,发现量子理论结果与实验数据符合更好,而经典电磁理论计算结果与实验有一定偏差.从而说明量子理论更能精确解释光的衍射现象.该方法还可进一步研究光的单缝、多缝以及光栅衍射的实验现象.     

Various evaluations of a diffractive transmitted field of light through a one-dimensional metallic grating with subwavelength slits

We compare the Fresnel-Kirchhoff diffraction formula, the superposition of cylindrical waves, and the twodimensional (2D) Green’s function diffraction formula with a rigorous vector algorithm in calculating the near and intermediately transmitted field of light through a one-dimensional metallic grating with subwavelength slits. It is found that the results calculated by the 2D Green’s function diffraction formula coincide well with the precise result. The other evaluations deviate from the exact result by varying proportions. Our findings may provide a useful and precise way to analyze the transmitted field features of a metallic grating and subsequent possibility of achieving optimal designs for metallic optical elements with subwavelength scale.     

温度涨落和波长偏离对衍射透镜性能的影响

根据菲涅耳衍射透镜的特点,阐明了温度色散和波长色散的概念,并建立了相应的数学表达式,给出了衍射效率与温度和波长的关系式,在此基础上做了较为全面系统的理论和数值分析,评估了温度场发生变化以及使用波长和设计波长发生偏离对衍射透镜性能的影响程度.结果表明:波长偏离对衍射透镜性能的影响要比温度涨落明显得多,其中,波长色散具有非线性特征.     

圆孔限制下有相位变化的高斯光束远场发散度的理论分析

依据夫琅和费衍射理论,通过引入高斯变换,即把夫琅和费衍射积分中的贝赛尔函数用一高斯函数来近似,详细分析并推导出圆孔限制下具有相位变化的高斯光束远场发散度的近似计算公式.与传统数值积分求光束发散度相比,它避免了繁琐数值积分,其误差不超过3％.     

激光单缝衍射实验中缝宽的精确测算

从菲涅耳—基尔霍夫衍射积分公式出发,建立了激光单缝衍射实验中精确测算缝宽值的计算机算法,计算结果与真实值吻合。     

用菲涅耳衍射理论分析双光栅成像效应

从理论上对双光栅成像效应现象进行研究,分别从菲涅耳衍射理论和平面透射光栅的菲涅耳衍射公式出发,分析了物光波经过两个平行放置的平面透射光栅组成的系统衍射后的复振幅分布。分析结果表明,在理想状态下,当两个光栅的放置位置满足一定条件时,在第二个光栅后面可以观察到一个清晰的原物体图像。理论分析解释了两个光栅在双光栅成像效应中的作用,得到了双光栅成像效应发生时,两个光栅的空间频率、衍射光级数以及光栅放置位置之间的关系式,这与实验所得结果相一致。     

类圆环的夫琅和费衍射

圆环夫琅和费衍射已有精确解,更一般的类圆环夫琅和费衍射精确解未见报道.本文从基尔霍夫衍射积分公式出发,利用曲线坐标关系和类圆傅里叶变换,求得类圆环夫琅和费衍射的精确解,作出几种典型的类圆环的夫琅和费衍射图样,并对其进行了分析.