衍射光学元件衍射效率的测量

根据衍射光学元件衍射效率的测量原理,建立衍射光学元件衍射效率测量的双光路装置,简要介绍了双光路测量的优点。针对衍射光学元件衍射效率的测量装置,讨论了影响衍射效率测量精度的因素,合理地选择测量装置中的针孔光阑,即可以让主衍射级次的光全部通过被探测器接收,又可以滤掉次级衍射光,保证测量结果的准确度。针对所设计研制的一个折衍射混合成像光学系统,测量了可见光波段3个激光波长的衍射效率,并对测量结果进行了模拟和分析。在473～632.8nm波段范围内任意一个波长处,衍射效率的测量结果同理论值的偏差均小于5.0%。实验证明,双光路测量装置可以用于测量衍射光学元件的衍射效率。     

Raman-Nath衍射与Bragg衍射的判据

一、前 言 声光衍射现象依据其工作条件的不同可分为 Raman-Nath衍射与Bragg衍射.Raman-Nath衍射是入射光通过声光互作用介质后形成多级衍射光的衍射;Bragg衍射是以Bragg角θa入射的光束,通过声光互作用介质后衍射光只有零级和一级的衍射.满足什么条件才产生上述两种不同的衍射?所应满足的这种条件即称为Raman-Nath衍射和 Bragg衍射的判据.很显然,这一判据对于设计各种声光器件都是很重要的.以前人们曾普遍采用Klein和Cook[2]提出的Q判据.这一判据指出,Q《1为Raman-Nath衍射; Q》1为 Bragg衍射.其中Q=2。IL/A‘,几为介质中的光波长…     

声光衍射实验的衍射距离读取软件设计

声光衍射是大学物理中的一个重要实验,涉及声光相互作用及光的衍射等相关知识。本文尝试设计从衍射图像中获取衍射信息的软件,即获取各级衍射斑纹对应的衍射距离,并计算出超声波速,以解决实验中通过手动描点测量引入的误差问题。本文设计的软件通过Matlab程序运行,首先把理想的衍射图像转化为灰度图,通过判定衍射斑点的位置后,以固定距离的标尺来获取衍射距离。本文对软件测量过程中所涉及的斑点连续和光标位置的确定等问题进行了讨论,并在最后通过真实的衍射斑点图像进行了测量验证。     

入射角对双层衍射光学元件衍射效率的影响

基于单层衍射二元光学元件的相位延迟表达式,将双层衍射光学元件的衍射面用二元光学元件的台阶表面近似模拟,推导出光束斜入射时双层衍射光学元件的衍射面产生的相位延迟,揭示出含有斜入射角度的双层衍射光学元件衍射效率表达式.实例分析结果表明,双层衍射光学元件衍射效率仅在一定角度范围内对入射角的变化不敏感,当入射角度持续增大时,衍射效率随入射角的增加快速下降.当入射角从0°增大到4.5°时,衍射效率几乎没有下降;当入射角从4.5°增大到6.7°时,衍射效率开始缓慢下降到95%;当入射角从6.7°增大到9.5°时,衍射效率明显下降到80%;当入射角从9.5°增大到18°时,衍射效率快速下降到0.     

光学波段量子点阵衍射光栅的衍射特性

 概述了量子点阵衍射光栅的原理及制作方法,并设计标定实验,研究了不同角度及不同波长入射情况下量子点阵光栅的衍射特性。研究结果表明：量子点阵光栅不存在高级衍射,只保留了±1级和0级衍射,具有理想的单级衍射模式。光学波段量子点阵衍射光栅的成功研制为研制紫外、X光波段具有单级衍射特征的光栅提供了契机。     

衍射元件表面粗糙度对衍射效率的影响

基于多层衍射光学元件的位相延迟表达式,提出了单点金刚石车削影响下的多层衍射光学元件衍射效率和带宽积分平均衍射效率的数学模型,并给出了相应的分析表达式.以基底材料分别是硒化锌和硫化锌构成的多层衍射光学元件在近红外波段(1.4~2.5m)的应用为例进行分析.结果表明表面粗糙度会导致多层衍射光学元件衍射效率和带宽积分平均衍射效率的明显降低,从而降低了混合成像光学系统的成像质量.因此,单点金刚石车削衍射元件时,要根据使用需求制定合理的表面粗糙度加工误差.     

菲涅耳衍射与夫琅和费衍射的连续转化

介绍三种较好的观察两种衍射相互转化的光路，描述两种衍射连续转化的现象．根据计算绘出了单缝的两种衍射的光强分布图，实验记录了单缝的两种衍射的光强分布图，实验结果说明了两种衍射的转化是连续的．在夫琅和费衍射向菲涅耳衍射转化时衍射花样的变化是一个由中心向两边逐渐扩散的过程．     

圆孔衍射的透射系数

用平面波角谱衍射理论计算了圆孔衍射场 ,通过引入标量光场的能流密度矢量 ,计算了圆孔衍射的透射系数     

探究光的衍射实验反向衍射条纹的成因

在光的衍射实验过程中,平行光束经过衍射光栅后,不但在与入射光同方向的观察屏上看到衍射图 样,当在与入射光相反方向放一个观察屏时,也能看到类似的衍射现象. 通过实验发现,反方向的衍射图像与光栅 基片的反射光干涉有关. 从实验和理论两方面对这一现象进行了分析论证     

衍射光谱的演示

光的衍射是中学物理光学教学中最困难的一部分.若缺少很好的实验作教学演示,就不可能使学生们熟练地接受这一课题.为了这个目的,我们介绍衍射光谱的演示. 一般用衍射光栅来得到衍射光谱.通常(特别是设立在边疆地区的一些学校)由于缺少衍射光栅,根本无法演示衍射光谱,即使有衍射     

干涉、衍射实验中衍射物位置的估算

从光源的空间相干性和实际光源的边缘衍射特性两个方面分析给出了干涉、衍射实验中衍射物到光源的距离的估算公式,分析了双缝干涉和泊松亮斑两个实验实例.     

多层衍射光学元件斜入射衍射效率的测量

为了验证多层衍射光学元件的衍射效率随入射角度的理论变化关系,设计并制作了一个含有多层衍射光学元件(MLDOEs)的光学系统。当次级衍射光通过孔径光阑由探测器接收时,为保证衍射效率的测量精度,提出了一级衍射能量的修正方法。利用搭建的双光路装置,在0°~30.6°范围内对该多层衍射光学元件进行了衍射效率的测量。针对设计波长532nm,选取7个入射角度测量衍射效率,并对测量结果进行了模拟和分析。由于存在一定的加工误差,在不同入射角度状态下实际测量得到的衍射效率比理论分析的结果低,但是实测与理论分析结果均表明,多层衍射光学元件的衍射效率随入射角的增大而下降。     

夫琅和费衍射与大角度衍射

众所周知,夫琅和费衍射的解析强度分布和暗纹位置是在一系列近似情况下导出的。其中最重要的条件是观测点必须限制在傍轴附近,衍射角不能太大,否则得不到简单的解析公式,也就不能称之为夫琅和费衍射。最近发现有人发明错误的理论将夫琅和费衍射概念及其测量扩展到90°角,其结论与常识截然相反,因此,有必要把混淆的概念予以澄清。     

光栅衍射的层次教学

光栅衍射的教学是工科大学物理教学中的一个难点,通过从衍射的光强分布的角度,组织了一个由单缝衍射到双缝衍射、到多缝衍射、再将双缝干涉和光栅衍射作一比较这样一个循序渐进的层次教学,更好地让学生理解光栅衍射.     

微波布拉格衍射实验中测量衍射极大值的新方法

介绍一种在微波布拉格衍射实验中测量模拟晶体衍射极大值的新方法.此方法是采用微波分光仪自动测试系统进行测量,并且利用绘图软件处理数据,可以同时测量简单立方模拟晶体多个晶面的衍射极大值.     

如何划分菲涅耳衍射和夫琅和费衍射

在讨论光的衍射时,一般总是把它分为菲涅耳衍射和夫琅和费衍射、但如何划分?根据是什么?这问题看法很不统一.在一般经典的光学著作中都是以所取的近似程度来划分的,而目前在一些现代光学的书中却划分得比较简单,提出了近场衍射即菲涅耳衍射和远场衍射即夫琅和费衍射的概念. 关于光在平面屏幕上的衍射问题早在1882年就由基尔霍夫得出了菲涅耳-基尔霍夫衍射公式式中U(P)为光在P(x,y)处的复振幅分布.∑为衍射孔,r0表示点光源P0(x0,y0)到孔上P1(xl,y1)点的距离,r表示观察点P到P1处的距离n为衍射孔的外法线. 后来索末菲又于1896年,首次给出了…     

双层衍射元件加工误差对带宽积分平均衍射效率的影响

双层衍射光学元件可以在宽波段范围内获得高的衍射效率。加工误差会导致带宽积分平均衍射效率的下降,进而影响折衍射混合成像光学系统的传递函数。基于位相延迟和带宽积分平均衍射效率的表达式,建立了双层衍射光学元件加工误差与带宽积分平均衍射效率的数学关系。分析了应用于8~12 mm长波红外光学系统中的两种加工误差对双层衍射光学元件衍射效率的影响。采用带宽积分平均衍射效率,可以直接评价宽波段光学系统的成像质量。通过带宽积分平均衍射效率和双层衍射光学元件加工误差的关系,可以分析含有双层衍射元件混合光学系统的调制传递函数。     

基于菲涅耳衍射的无透镜相干衍射成像

相干衍射成像是一种新型的无透镜成像技术,在光学测量、显微成像和自适应光学等领域有重要应用．本文提出一种基于单幅菲涅耳衍射强度图样的无透镜相干衍射成像方法;该方法采用特殊设计的卷积可解阵列抽样屏,通过对抽样物波的菲涅耳衍射强度图样进行非迭代的逆菲涅耳变换和滤波等数字处理实现被测物波复振幅信息的恢复,最后通过数字衍射得到物体的数字再现像．文中对抽样孔径、衍射距离、图像传感器尺寸等参数对再现像的影响进行了理论分析和模拟实验研究．发现在针孔大小和记录孔径大小一定的条件下,存在一个最佳的衍射距离;衍射距离过大会给重建图样带来噪声,衍射距离过小则会使再现象的分辨率降低．文中还对抽样针孔大小对系统成像分辨率的影响进行了分析,为进一步开展相关实验研究和应用提供了理论依据．     

多层衍射光学元件设计原理与衍射效率的研究

叙述了多层衍射光学元件的设计原理．通过对多层衍射光学元件结构、位相延迟表达式、材料选择匹配的研究,使得优化最大光栅高度后的多层衍射光学元件能够实现大幅度提高宽光谱范围内衍射效率的作用．其衍射效率在从g谱线（435．8343nm）到C谱线（656．2725nm）的可见光范围内的任何波长上的理论衍射效率均在999／6以上,带宽积分平均衍射效率为99．7％,能够满足高质量成像光学系统应用的需要,并利用该元件设计了长焦距复消色差物镜．     

衍射光学元件衍射效率影响混合光学系统性能的一种分析方法

本文从衍射光学元件的衍射效率入手,详细地分析了衍射光学元件衍射效率同混合光学系统光学传递函数的关系,并通过一个实际例子对所分析的结果进行了深入讨论.