缝宽周期性变化的光栅的衍射光强分析

本文主要分析缝宽不等且成周期性变化的光栅的衍射,给出其定量的光强分布规律,类比等缝宽光栅的衍射,引入"光栅的一个周期的衍射因子"与"光栅的周期间的干涉因子"的概念描述缝宽周期性变化的光栅的衍射光强分布.进一步,由Matlab仿真模拟了缝宽周期性变化的光栅的衍射相对光强分布曲线图,并定性讨论了光栅的相邻缝的间距d、缝宽、缝的数量等参数对光强分布的影响,从而更加形象、准确、多方位地分析变缝宽光栅的衍射规律.     

用菲涅耳理论研究衍射光路可逆性

 用菲涅耳衍射理论研究了光栅及双光栅成像系统衍射光路的可逆性。首先用菲涅耳衍射理论分析单片光栅衍射光的复振幅分布,根据其复振幅分布的相位关系研究其可逆性;再根据单片光栅衍射光路所具有的结论来分析双光栅衍射成像效应的衍射光路可逆性,得到了光栅衍射光路及双光栅成像系统光路具有部分可逆性;应用衍射光路的部分可逆性诠释了双光栅成像效应的本质及光栅的汇合光谱特性是色散光谱特性的逆效应,并根据衍射光路具有部分可逆性的特性实现了图像处理。     

超短脉冲激光光束被局域体全息光栅衍射的性质分析

利用二维耦合波理论,分析了超短脉冲激光光束被完全重叠型的局域体全息光栅衍射的时空变化性质,给出了衍射和透射脉冲激光光束沿光栅出射边界的强度时空分布。以LiNbO3晶体为例,数值研究了衍射光脉冲强度沿光栅出射边界的分布和脉冲波形的变化及光栅的总衍射效率受光栅二维尺寸、入射角度、光栅折射率调制度及入射脉冲的脉冲时域半峰全宽等条件的影响而变化的情况。与一维体全息光栅对超短脉冲激光光束衍射的性质,及此光栅对连续光衍射的性质作比较,给出了合理选择光栅参量及入射条件以在光栅出射边界上得到总衍射效率较大且分布较均匀的衍射光脉冲的方法。     

基于Comsol仿真的周期性微纳米光栅结构研究

为了直观描述光栅中电磁场复杂的空间分布,利用Comsol多物理场软件进行严格耦合波分析,对周期性微纳米光栅结构进行建模,生动清晰地呈现出光栅衍射的光强分布并计算其透反射率.通过改变光栅常数、入射波长参数得出相应衍射图样、强度分布及透射率,利用衍射率最佳的参数进一步分析金属银光栅对光栅衍射强度分布的影响,得到了基于表面等离子体激元(surface plasmon polartions, SPPs)增强的衍射效应;通过改变银栅高度得到波导光栅,光栅缝隙之间呈现出周期性场增强现象,并对其基于光波导耦合效应做出解释,为衍射光栅的优化设计和应用提供了理论指导.     

液晶光栅的电光效应与衍射现象的研究

研究了液晶的电致衍射现象,实验表明,在驱动电压适当的情况下,液晶分子会出现类似于光栅的周期性分布结构,即液晶衍射光栅。利用两个错位重叠光栅产生的不同偏振态光波的叠加解释液晶光栅的衍射过程和衍射特征,并研究了衍射图样的分布及偏振态变化的规律。     

全息波导显示系统中输出光栅的优化

全息波导显示系统中输出光栅的衍射效率、位置和长度对整个显示系统的光强输出均匀性及能量利用率有重要的影响.通常输出光强均匀性由输出光栅的衍射效率决定,能量利用率受多重光栅的位置和长度影响.本文以中心视场光束的输出光强均匀为目的,对相应输出光栅衍射效率的位置分布进行优化与曲线拟合,得到输出光栅衍射效率随输出位置连续递增的分布曲线,并应用到所有视场光束.计算结果表明,相比于传统阶梯状衍射效率分布输出光栅,全息波导显示系统中采用具有连续衍射效率分布输出光栅时的光强输出均匀性得到明显提升.针对部分衍射光束未能进入出瞳的现象,提出错位优化法,按照出瞳大小和使用距离优化各重输出光栅的位置和尺寸,减小了光栅的无效衍射区域,提高了出瞳范围内的能量利用率.     

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.     

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。     

适用于宽带光的闪耀光栅衍射强度分布规律研究

变栅距光栅线位移传感器是一种新型波长编码位移传感器,为进一步提高传感器波长解调的精度和减小光源的体积,提出适用于全工作波段的恒定闪耀角变栅距光栅结构。首先采用经典光学的方法推导出变栅距闪耀光栅衍射强度分布公式,从理论上证明该光栅结构可实现在全工作波段提高变栅距光栅线位移传感器衍射光强。此外,制作出变栅距闪耀光栅样件证实了工艺可行性。在相同的条件下,对一组参数相同的闪耀光栅和矩形槽形光栅进行了衍射光强比对实验,得到变栅距闪耀光栅的衍射光强约为矩形变栅距光栅的衍射光强的1.7倍,并与按此衍射光强分布公式计算的结果一致。     

一维光栅衍射光强的数值计算

基于变量离散化思想,将衍射积分转化为矩阵乘法运算,为一维衍射问题的计算提供了一种简单的数值计算方法.以等栅距振幅型光栅、等栅距相位型光栅、变栅距相位型光栅为例,分别计算了它们的衍射光强分布,计算结果与解析解的结果一致,表明此方法可以方便地计算一维复杂光栅的衍射场分布.     

Genetic algorithm-based design method for multilevel anisotropic diffraction gratings

We developed a method for the design of multilevel anisotropic diffraction gratings based on a genetic algorithm. The method is used to design the multilevel anisotropic diffraction gratings based on input data that represent the output from the required grating. The validity of the proposed method was evaluated by designing a multilevel anisotropic diffraction grating using the outputs from an orthogonal circular polarization grating. The design results corresponded to the orthogonal circular polarization grating structures that were used to provide outputs to act as the input data for the process. Comparison with existing design methods shows that the proposed method can reduce the number of human processes that are required to design multilevel anisotropic diffraction gratings. Additionally, the method will be able to design complex structures without any requirement for subsequent examination by a human designer. The method can contribute to the development of optical elements by designing multilevel anisotropic diffraction gratings.     

基于槽形函数拟合的刻划光栅衍射特性分析方法

作为对光栅刻划工艺的理论指导，提出了一种基于槽形函数拟合的机械刻划光栅衍射特性分析方法，解决了高刻线密度光栅衍射效率测量值与理论值偏差较大的问题.以刻线密度为1200l/mm的紫外光栅为例，对光栅主截面上的实际槽形纵横坐标扫描取值，进而拟合出槽形函数，经理论计算找到了导致衍射效率偏低的原因，并通过改进工艺，使光栅衍射效率提高了约20%. 关键词： 刻划光栅 槽形函数拟合 衍射特性 分析方法     

光栅衍射效率的二阶标量近似法研究

详细介绍了计算光栅衍射效率的二阶标量近似法,推导出一种简单有效的计算光栅衍射效率的近似公式.给出了利用近似公式对几种情况下光栅衍射效率的计算结果,并与普通标量法、严格矢量法的计算结果进行了比较.     

刻线误差与面型误差对平面光栅光谱性能影响的二维快速傅里叶变换分析方法

光栅刻线误差与基底面型误差影响平面光栅衍射波前、分辨本领、鬼线、卫线及杂散光等光谱性能,研究光栅性能指标与光栅刻线误差及基底加工误差之间的因果关系,对提高光栅质量极为重要。根据光栅衍射中产生的源于刻线误差与面型误差的光程差,推导出了在光栅锥面衍射情况下的光栅刻线误差、基底面型误差、入射角θ、衍射级次m与衍射波前关系的数学表达式,得到构建非理想光栅衍射波前的理论模型。以理论模型为依据,采用干涉仪测量光栅对称级次衍射波前,实现在测量结果中对光栅刻线误差与基底面型误差的分离,并基于二维快速傅里叶变换分析光栅衍射波前,考察了刻线误差与面型误差对光栅性能指标的影响。借助此方法通过重构的光栅衍射波前,分析光栅分辨本领、鬼线等光谱性能,还可以反演光栅全表面刻线误差与面型误差的大小,为光栅基底加工、光栅制造和使用技术提供理论依据。     

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。     

透射式矩形相位光栅的衍射光谱分析

提出了一种计算透射式矩形相位光栅衍射场的简便方法,计算并分析了透射式矩形相位光栅的衍射光谱,给出了相位光栅的衍射光谱与光栅材料的折射率、光栅厚度和入射波长的关系,得到了把衍射光能量集中到1级光谱的条件;并在相位光栅的应用方面作了探讨.     

聚二甲基硅氧烷光栅薄膜制备及光栅常量测量

利用模板技术复制光盘沟槽结构,制备了聚二甲基硅氧烷光栅薄膜,并采用激光光栅衍射方法测量了光盘及复制薄膜的光栅常量.结果表明制备的聚二甲基硅氧烷薄膜光栅衍射现象显著,与光盘的光栅常量一致.     

Analysis on polarization dependence of Fraunhofer diffraction by metallic grating with short period

A method based on the combination of finite-difference time-domain (FDTD) algorithm and Fourier transformation was proposed to analyze the Fraunhofer diffraction of gratings. Polarization dependence of the Fraunhofer diffraction of a one-dimensional metallic grating with period less than 8 times the incident wavelength was studied. Some special characteristics were found. The polarization dependence is related to period value, slit width, and thickness of the grating, and the missing orders predicted by scalar analysis appear. Besides, if the period of a grating is larger than 8 times the wavelength but the slit width or the size of the opaque portion of the grating is close to the wavelength, diffraction of the grating also becomes polarization dependent.     

Combined Diffraction Grating in the Scheme of Grazing Incidence: Calculation and Parameter Optimization

The method of parameter optimization of combined structures, which consist of a dielectric grating and a metallic or multilayer dielectric mirror, was proposed. It is based on the use of the waveguide properties of the combined diffraction grating. Its main advantage lies in the possibility of determining the optimum parameters of the combined grating without solving the diffraction problem.     

二维光栅频谱分析及在精密测量中的应用

根据傅里叶光学的相关理论对二维衍射光栅的频谱特性进行了分析,并对分析结果进行了模拟和实验验证;基于衍射光栅应用于微位移的理论,提出利用二维衍射光栅作为测量的基准元件,组成单个光源和单二维衍射光栅的二维平面微位移精密测量系统,并根据实验测量结果验证了这是一种具有纳米准确度的可行测量方法.