透射型彩色全息图的拍摄与再现

提出一种透射型彩色全息图的拍摄与再现技术,所再现的图象可以突出物体的三维立体感和原有色彩.同时提出一种透射型彩色全息图的象素化显示方法,并用全息光栅作为全息光学元件(HOE)进行了实验验证,这种方法特别适合于大尺寸彩色全息图的显示,它将为显示全息的广泛应用和市场开发提供一种新的方法和途径.     

一种单色全息平板波导显示系统的研究

设计了一种由耦出线性全息光栅和耦入体全息光栅组成的单色全息平板波导显示系统。该系统的工作原理是微型显示器发出的单色图像光波信息经过准直透镜后,通过耦入体全息光栅和耦出线性光栅把图像光波信息从平板玻璃的一端耦入,另外一端耦出,最终在出瞳位置进入人眼。介绍了全息光栅的特点,利用耦合波理论与K矢量闭合法理论推导全息光栅的视场角,同时介绍了全息光栅的设计方法,该方法是通过分束镜将激光分为物光波和参考光波,且按照一定的入射角度在全息干板上发生干涉来实现。模拟仿真结果表明:该系统显示视场角为18°×14°,出瞳距离为30 mm,传递函数MTF在30 lp/mm时均在0.3以上,满足目视系统的使用要求,可以应用于新一代头盔显示系统中。     

曝光系统离焦对平面全息光栅衍射波前的影响

波前像差是衍射光栅的重要技术指标，它直接影响光栅的分辨率。由光致刻蚀剂记录两束相干光干涉条纹是制作全息光栅的关键步骤。为了提高全息光栅曝光系统调整精度、减小离焦、降低光栅的衍射波前像差，从离焦对反射球面准直镜的准直光平行度的影响程度出发，分析了准直光平行度对全息光栅衍射波前像差的影响。理论分析和数值模拟结果表明，准直镜调整误差直接决定全息光栅衍射波前像差大小。以3种不同刻线密度光栅为例，得出了准直镜调整误差的允许变化范围。     

小型宽波段凹面全息光栅单色仪的优化设计

随着户外物性分析实验的日渐增多,开发轻小型、便携式,且响应波段范围宽的光谱仪器的需求越来越迫切。根据凹面全息光栅均方根优化理论,设计了一款轻小型宽波段单色仪。该单色仪主要由三块IV型凹面全息光栅和上下两层可旋转的平台组成,三块光栅对称地固定于上层平台上,由一台步进电机带动上层平台旋转实现光栅之间的切换,另一台步进电机带动下层平台旋转实现单块光栅的扫描。三块光栅的响应波长范围分别为400～1000,1000～1700和1700～2500nm,其理论分辨极限分别优于2.5,2.8和4.0nm。并对三块光栅的制作误差和双层平台结构误差进行了分析,结果表明,在能够保证的误差范围内,该单色仪的光谱质量可以较好地满足户外光谱分析的要求。     

全息波导显示构型设计(英文)

针对全息波导显示系统中输入光栅、转折光栅和输出光栅的光栅参量不一致,导致系统设计和光栅制作难度增大的问题.对比正常配置和锥形配置下的光栅方程,可得全息波导显示系统中全息光栅具有相同周期需要满足转向光栅60°锥形配置.由此提出波导侧面装有反射镜的三光栅单波导板显示构型,其中三个光栅周期完全相同,输入光栅和转向光栅条纹走向一致.使用光学设计软件CODE V对该构型进行仿真,验证了该构型的可行性.与传统全息波导显示构型相比,侧面反射镜的光路折叠作用使得该构型系统无效显示面积和耦合效率损失减小;三个光栅周期相同且输入光栅和转向光栅条纹走向一致,可以降低系统设计和全息光栅制作难度.该构型可以用于虚拟现实显示或者头戴式显示.     

LiNbO3中光折变全息的热固定特性

带输运模型方程和耦合波方程结合起来研究ＬｉＮｂＯ３晶体中体全息记录和热固定的特性。发现在一边记录一边固定时,同时存在的离子光栅通过减小耦合增益而影响了电子光栅的写入,且得到的固定后折射率光栅随深度的改变较小,这与记录完固定有非常大的区别,两种热固定方法得到的折射率光栅的衍射效率大小将主要决定于入射记录的实始光强比,该模型同时显示对于高掺杂浓度的ＬｉＮｂＯ３晶体的热固定,在其显影过程中,由于导带电子     

大视场二维扩瞳全息光栅波导设计与加工

为扩大体全息光栅波导的出瞳直径和视场,提出了二维扩瞳和视场扩展的两重体全息光栅波导设计方法。该波导结构的出耦合光栅由两个两重体全息光栅构成,用于实现二维扩瞳。将入射视场分为两条路径传播,每条路径负责一半的视场,最后将两部分视场拼接形成完整视场。该方法不仅扩大了出瞳直径,还有利于增大全息波导系统的视场角。介绍了二维扩瞳视场扩展的光学原理和设计方法,最终实现的系统水平视场为48°,垂直视场为27°,出瞳尺寸为16 mm×13 mm。实验结果验证了所提方法的可行性。该方法在扩瞳的同时有助于扩展视场角,为头戴近眼显示设备提供了具有前景的有效方案。     

体全息光栅透镜的设计和应用

设计了一种新型的体全息光栅透镜, 在一块光学平板（体全息记录材料）内可以将输入光束产生横向传输并聚焦, 或对输入光点产生横传的准直. 它由一束平面波和一束球面波正交入射到光学平板上干涉形成的. 研究了该体全息透镜的光栅间距变化情况, 为设计和制备体全息光栅透镜及相关器件提供了理论依据. 基于两光束耦合波理论, 得到了该光栅透镜的耦合波方程, 近似计算了该透镜的衍射效率及其达到高衍射效率时透镜的最佳尺寸. 最后, 讨论了该透镜在集成光学等领域中的应用.     

基于体全息光栅的光学相控阵放大级设计

为了扩展光学相控阵的角度扫描范围,设计了基于体全息光栅的放大级,研究了光栅结构参数及其制作误差对性能的影响规律,提出了容差优化方法。研究结果表明:光栅厚度和折射率调制度是影响衍射效率的主要参数,光栅周期和光栅厚度是影响角度选择性的主要参数。光栅出入射角由光栅周期和光栅矢量倾斜角决定,在保持角放大率不变时,可以通过在出入射面内旋转介质调节这两个参数。实际制作中,光栅周期误差和光栅矢量倾斜角误差会导致衍射角偏离设计值,读出光波长越长,光栅周期误差的影响越小;光栅后面介质折射率越高,光栅矢量倾斜角误差影响越小。增加光栅厚度设计值可以减小光栅厚度误差对衍射效率的影响,而减小光栅厚度设计值可以减小折射率调制度误差对衍射效率的影响,实际制备时,需结合系统需求进行综合设计。     

全息光栅光刻胶掩模槽形演化及其规律研究

为了控制全息光栅光刻胶掩模槽形,运用曝光模型和显影模型模拟了掩模的槽形形成过程和变化规律。实验对比了不同曝光量,不同显影浓度,不同空频条件下的掩模槽形,特别是占宽比(光栅齿宽度与光栅周期的比)的情况。实验结果表明,实际槽形与模拟槽形很接近。模拟和实验均发现,在大曝光量、高浓度显影、高空频的光栅条件下所得槽形占宽比较小,槽深主要由原始胶厚决定。     

反射式双峰值全息滤光片的研制

本文利用重铬酸盐明股作为记录介质,采用双曝光记录工艺,试制了反射式双峰值波长的全息滤光片.这种全息滤光片双峰值衍射效率可达87%,带宽小于10nm,是一种新的具有潜在应用前景的全息光学元件.     

记录方式对光致聚合物中全息光栅形成过程的影响

根据光致聚合物记录机理,研究了不同记录方式对光栅衍射效率的影响.对已有的光致聚合物光栅形成的一阶扩散模型进行简化,求解出全息曝光、暗增长、均匀后曝光过程对应的折射率调制度的解析式.应用所得解析结果,对三种记录方式在不同光强下的折射率调制度动态进行数值模拟.采用蓝敏光致聚合物,分别在4 mW/cm~2和2 mW/cm~2光强下应用不同方式记录光栅,结果表明:如果曝光光强较高,暗增长的记录方式将获得相对高的饱和折射率调制度,而均匀后曝光会加速达到饱和的进程.     

零像散宽波段平场全息凹面光栅的优化设计

平场全息凹面光栅的理想像面应为一平面,此时子午焦线与弧矢焦线均位于像面内且彼此重合,形成接近理想像点的光谱像。但子午焦线总是存在弯曲,只有弧矢焦线在满足一定条件的情况下可以成为直线。鉴于此,提出一种满足平场弧矢焦线条件的平场全息凹面光栅设计方法。利用光学设计软件ZEMAX研究了运用此方法设计的零像散光栅的成像特性,并与原有设计方法得到的结果进行比较。模拟结果显示,满足平场弧矢焦线条件的光栅能够达到与原有方法所设计光栅相当的光谱分辨率,而其全波段零像散特性使其拥有更加出色的弧矢方向聚焦性能,显著提高平场光谱仪的信噪比。     

Study on measuring refractive index modulation of volume phase holographic gratings

In this paper, we present an approach to measure the refractive index modulation of volume phase holographic gratings (VPHG) by use of its angular selectivity, with the advantage of avoiding the diffraction efficiency errors induced by noise. Based on Kogelnik's coupled wave theory for volume holographic gratings, the wave vectors matching relationship for reflective VPHG at different readout wavelengths is deduced and the diffraction efficiency as a function of readout angle is also obtained. Then an all-fiber experimental system is designed to measure corresponding diffraction efficiency with different readout angles for VPHG recorded in dichromate gelatin. By seeking the Bragg angle where diffraction efficiency is maximum and the blank angle where diffraction efficiency drops to the minimum value, the refractive index modulation can be calculated. The experiment results proves the feasibility of the method.     

Tomographic images improved by holographic synthesis

A holographic technique is used to combine the information content of conventional, 2D tomographic scan images into a full-parallax, 3D reconstruction of the recorded subject. Advantages of the system over the conventional, pseudo-3D reconstructions obtained by computer image processing, or over the direct examination of the scan images by the physician, are a more realistic and detailed information to the observer, as true parallax and physical depth cues are fully maintained.     

光聚合物中全息光栅的温度依赖性研究

在Polyacrylic Acid(PPA)光聚合物中用双光束相干的方法成功地写入了全息光栅，用He-Ne 激光器作为探测光对光栅的写入过程进行了实时监测.分两种情况重点研究了温度对光栅成栅过程的影响，一是在不同的温度下写入光栅；二是在室温下写入光栅，待光栅强度达到最高时再改变温度来研究温度对光栅的影响.实验中温度的变化范围为25 ℃~100℃.     

用于WDM的多重体光栅曝光方法及层状体全息光栅的研究

本文针对层状多重体全息在红外通讯波段分光滤波的应用,分析了其布喇格匹配与衍射效率均匀性问题.给出了在LiNbO3∶Fe光折变晶体中制作层状多重体全息光栅的几种方法.利用双片光干涉在直接分层结构中写入了三层光栅,光栅层厚1 mm,层间距2 mm,每层复用了四个光栅.对这三层光栅的分析测试表明,12个光栅的衍射效率均匀,相邻通道间隔约3 nm.实验结果表明,这种层状结构的多重体全息光栅有希望用来组成具有大量通道数的WDM系统中的复用/解复用器件.     

表面活性剂含量对全息聚合物分散液晶光栅电光特性的影响

研究了含表面活性剂Actyflon-G04的全息聚合物分散液晶透射光栅的表面形貌和电光特性,通过理论分析得出驱动电压和膜的锚定能及表面自由能的关系.实验结果表明,在Actyflon-G04含量为4wt%-8wt%时光栅相分离程度高,相界面平滑,聚合物层的致密度增加.光栅的衍射效率达到96%,接近理想值.实现了在提高光栅衍射效率的同时降低驱动电压,使光栅的电光特性得到改善.     

全息平面变间距光栅位移传感器研究

基于变间距光栅位移传感器的基本原理,研究了高线密度变化率全息平面变间距光栅的制作方法.所作的变间距光栅已应用在变间距光栅位移传感器中,原理样机测试结果表明,系统分辨率可以达到0.05 mm,相对误差可以控制在0.2% FS之内,优于设计指标.     

具有消像差和光程补偿功能的新型取样光栅

 在惯性约束聚变(ICF)终端光学聚焦系统中,采用取样光栅将透射的高功率三倍频光按约0.5%的效率进行聚焦采样,送入能量计中进行诊断。提出了用取样光栅对结构取代单取样光栅,通过合理选择系统参数,包括两块光栅的距离、光栅倾斜角度等,设计出的消像差取样光栅可同时进行能量诊断、光脉冲响应测量、以及远场光斑质量的检测。计算结果显示：光程差从8.3 cm降低到8.7 mm,像点的均方根半径为0.777 μm,达到衍射极限和使用要求。这为ICF系统中激光能量、波前畸变的诊断提供了一种可供选择的新诊断装置。