光束斜入射的分频光栅衍射行为研究

 用标量理论和矢量理论分析了光束斜入射时分频光栅的衍射行为，分频光栅在光束斜入射时的分频效果，以及入射角度的有效范围。计算结果表明，并非严格的正入射才能保证分频光栅的分频效果，在光束入射角度小于5°时仍然可以满足ICF系统的要求。     

几何法推导斜入射衍射光栅的波长和实验研究

通过直接几何光路法和光栅方程法分析了平行光斜入射衍射光栅时波长测量的理论基础。分析表明,几何光路法是斜入射衍射光栅问题的一种严格解法,光栅方程法是几何法的一级近似。实验中以低压汞灯的绿光为基准,通过分光计测量平行光斜入射衍射光栅时紫光的波长。具体方法是：先让望远镜分划板的竖准线对准平行光正入射时绿光衍射线位置,然后转动光栅使紫光与准线重合,由光栅转过的角度获得转动前后的光程差,从而计算出待测光的波长。当使用绿光为基准光时,用几何法和光栅方程法得到的紫光波长均为434.9nm,与理论值的相对误差均为0.2%。     

入射光斜入射光栅表面的衍射方程

当入射光垂直入射于光栅表面时,由于光栅衍射,产生衍射图样,其亮条纹的位置由 dsinψ=mλ m=0,±1,±2,… 决定,式中d为光栅常量,ψ为衍射角,λ为波长.当入射光为复合光时,除零级外,不同波长的同一级亮线不重合,波长大的衍射角大,波长小的衍射角小.如果入射光是斜入射于光栅表面,那么相应的光栅公式将发生变化.下面就斜入射情况下的光栅公式进行讨论.     

位相光栅色散特性的矢量衍射理论分析

在矢量衍射理论基础上给出了适用于任意斜入射下位相光栅反射区和透射区的广义光栅方程和广义色散公式，对位相光栅色散能力做了理论和数值分析，考察了入射角、入射方位角、入射波长、光栅周期、衍射区域介质折射率和衍射级次等六个物理量之间的相互制约关系，确立了光栅约束不等式，指出了提高光栅色散的所有可能的途径. 关键词： 位相光栅 色散特性 矢量衍射理论     

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。     

适用特殊角度入射的光栅衍射实验仪

自制了适用于特殊角度入射(即入射到光栅同一条狭缝上的光波相位不相等)的光栅衍射实验仪,并在实验仪上完成了衍射实验.实验结果表明,实验仪较好地展示了特殊角度入射光栅衍射的现象及特点.     

光栅条纹最小偏向角的实验研究

本文讨论了斜入射时光栅条纹偏向角存在最小值的实验观察现象及相关原理,提出了利用最小偏向角测量光波波长和光栅常数的方法,并在实验中对最小偏向角法和垂直入射法进行了分析比较.     

倾斜因子对夫琅禾费衍射强度的影响

利用傅里叶光学详细讨论了斜入射情况下的夫琅禾费衍射,导出了大角度斜入射和衍射下的光强理论分布,分析了倾斜因子对衍射花样的影响.利用该理论对平行光斜入射光栅衍射实验的衍射花样进行了理论模拟,理论与实验基本相符.     

单色光斜入射时光栅主极大的条数

本文证明：在不考虑缺级的条件下，单色光斜入射时光栅主极大的条数与正入射时条数之差不超过１．     

单色光斜入射时光栅主极大的条数

本文证明，在不考虑缺级的条件下，单色光斜入射时光栅主极大的条数与正入射时条数之差不超过1。     

均值量化与中值量化光栅性能的理论研究

对相移技术的投影栅相位法的传统中值量化方法提出改进,设计和制作出小误差、低高阶谐波的均值量化光栅.理论讨论了相位值、离散等级和量化等级等因素对两种量化光栅性能的影响;在标准偏差和频谱分布两方面比较后,得出均值量化光栅性能优于中值量化光栅且更接近正弦光栅的结论.     

基于分光计的光栅光谱特性研究

在分光计上,观察并测试了不同光栅常数的光栅在汞光源下的光谱,探究光栅的分辨能力与光栅常数之间的关系。实验结果表明,在光栅有效使用宽度一定的情况下,随着光栅常数的减小,光栅的色分辨本领R和角色散率D都大幅提高,光栅的分辨能力提高。因此,在技术许可的条件下,减少光栅常数d是提高光栅色分辨本领的有效措施,这对光栅的制作和选用以及相关领域的发展具有较好的指导作用。     

Polarization selectivity of two-layer grating sandwiched between two fused-silica substrates

The polarization selectivity is described based on the two-layer grating sandwiched between two fused-silica substrates. The polarization-selective grating can diffract TE polarization with high efficiency and split TM polarization with good uniformity. With the novel structure, the grating can have high efficiency of sandwiched grating and wideband property of two-layer grating. The modal method is applied to analyze the grating, which corresponds well with the results of rigorous coupled-wave analysis. The physical analysis can give the good guideline to optimize the polarization-selective sandwiched two-layer grating effectively. Such a polarization-selective grating can also have merits of high efficiency for TE polarization and wide angular bandwidth for TM polarization based on the two-layer grating sandwiched between two fused-silica substrate. It is easy to clean and protect the grating surface compared with the surface-relief grating.     

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.     

Quantitative coherence analysis of dual phase grating x-ray interferometry with source grating

Dual phase grating x-ray interferometry is compatible with common imaging detectors,and abandons the use of an absorption analyzer grating to reduce the radiation dose.When using x-ray tubes,an absorbing source grating must be introduced into the dual phase grating interferometer.In order to attain a high fringe visibility,in this work we conduct a quantitative coherence analysis of dual phase grating interferometry to find how the source grating affects the fringe visibility.Theoretical analysis shows that with the generalized Lau condition satisfied,the fringe visibility is influenced by the duty cycle of the source grating and the transmission through the grating bar.And the influence of the source grating profile on the fringe visibility is independent of the phase grating type.Numerical results illustrate that the maximum achievable fringe visibility decreases significantly with increasing transmission in the grating bar.Under a given transmission,one can always find an optimal duty cycle to maximize the fringe visibility.These results can be used as general guidelines for designing and optimizing dual phase grating x-ray interferometers for potential applications.     

"之"字形光栅衍射特性的数值模拟研究

新近提出的光学色散元件"之"字形光栅具有优越的衍射特征,在光谱测量和分析中具有重要的应用价值.本文基于卷积定理,采用一种新的数值计算方法对应用于X射线波段的"之"字形光栅的衍射模式进行了模拟计算,并将其衍射模式与传统光栅以及正弦光栅的衍射模式进行了比对研究,结果表明:"之"字形光栅可以将高级衍射抑制到低于一级衍射四个量级的水平,具有比传统光栅优越得多的衍射模式,与理论预期结果一致.在此基础上,又分析了实际应用过程中吸收体对X射线的吸收情况给"之"字形光栅衍射模式带来的影响,最终证实了"之"字形光栅具有较强 关键词： 之字形光栅 卷积定理 衍射模式 光谱测量     

在一种新的聚合物材料上刻写正弦相位波导光栅及其特性研究

用双光束干涉法在一种新的聚合物材料IAC-4上刻写正弦相位型光栅,实现了光栅耦合光波导,并研究了该光波导对不同偏振态的入射光的传播特性,对光栅的形成进行了理论分析,对光波导的传播常数进行了数值计算,并对该波导光栅在导光的光强调制和方向控制及其在集成光学方面的应用进行了讨论,最后对任意入射角的光栅方程进行了理论探讨. 关键词： 波导光栅 有机聚合物 平板光波导 集成光学     

Modal analysis of deep-etched low-contrast two-port beam splitter grating

Modal analysis of a deep-etched low-contrast two-port beam splitter grating under Littrow mounting is presented. The guideline for the design of a subwavelength transmission fused-silica phase grating as high-efficiency grating, polarizing beam splitter (PBS), and two-port beam splitter, is summarized. As an example, a polarization-independent two-port beam splitter grating is designed at wavelength of 1064 nm. We firstly analyzed the physical essence of the grating by the simplified modal method. The guideline for the grating design and the approximate grating parameters are obtained. Then using the rigorous coupled-wave analysis (RCWA) with parameters varying around the approximate ones, optimum grating parameters can be determined. With the design guideline, the time for the rigorous calculation of the grating profile parameters can be reduced significantly.     

拼接光栅机械形变对远场光强的影响

分析了将多块较小的光栅使用机械拼接的方式制成超大面积光栅,能解决大面积光栅目前无法整块生产的情况,在实际拼接中光栅会出现很微量的应力变形。根据拼接光栅通常的形变特点,采用标量衍射理论建立了光栅形变的理论模型,并就两块光栅拼接的情况进行了计算和分析,发现形变同拼接误差一样,会对光栅的远场光强产生负面影响,微小的变形量都对远场光强造成破坏,因此对衍射光场的影响不可忽略;获得了光栅机械形变的容限;最后给出了预防形变的措施:可着重减小y方向上约束,并使用多层介质膜光栅降低光栅对能量的吸收。     

极紫外波段变栅距光栅刻槽密度变化及光谱分辨能力分析

针对应用于50~150nm波段的变栅距光栅, 采用球面波曝光系统进行优化设计, 分析了不同宽度光栅的刻槽密度变化和光谱分辨能力。理论分析结果表明, 光栅宽度为4mm时, 理论分辨能力高于14000;光栅宽度为10mm时, 理论分辨能力约为9000;光栅宽度为30mm时, 理论分辨能力急剧下降, 约为3000。光栅的宽度越大, 其刻槽弯曲程度就越大, 光栅的光谱分辨能力就越低, 因此球面波曝光系统只适合制作宽度较小的变栅距光栅。