波带片的衍射(一)

一、引言 菲涅耳波带片①的衍射,揭示了利用衍射原理制造成像元件的可能性.然而由于制作上的困难、衍射效率低及存在多级像等原因,长期以来它没有得到很快的发展及实际应用.60年代以来全息透镜的研制和应用,使波带片在光学教学中占有了新的地位.但是,菲涅耳波带片为什么存在多个焦点?各焦点的位置和强度怎样?波带片与普通透镜的成像原理有何不同?这些问题在一般的光学教材中尚未见有严密而易于为大学生所接受的数学论证.本文从菲涅耳-基尔霍夫衍射积分公式出发,经过恰当的近似处理,求出了波带片沿轴线上的衍射场分布,然后对上述问题进行了讨…     

Fresnel波带片的衍射场

本文从Ｈｕｙｇｅｎｓ－Ｆｒｅｓｎｅｌ原理的表式出发，用Ｆｏｕｒｉｅｒ－Ｂｅｓｓｅｌ变换讨论Ｆｒｅｓｎｅｌ波带片衍射场的特征，可以很自然地得到波带片的一系列焦点位置，求得焦平面上复振幅及光强的分布     

激光波带片衍射性质的数值模拟

根据亥姆霍兹-基尔霍夫积分,对菲涅尔波带片的高斯激光场在轴向、径向强度分布进行了理论分析,研究了高斯激光束照射下波带片的衍射场规律.数值计算表明：沿轴向光场呈系列焦点,各焦点附近光强分布有振荡现象,随焦点级次的增大光强迅速增大;有焦移现象,焦移量随焦点级次的增大而增大;焦深随焦点级次的升高按平方反比律减小,随波带数减小或焦距增大而增大.在焦平面上,光斑大小与最外环宽度成正比,与焦点级次成反比.     

高斯光束经相位连续变化型波带片的衍射特性

 根据瑞利-索末菲标量衍射理论分析了相位连续变化型波带片对高斯光束的衍射特性。在高斯光束入射下,对相位连续变化型波带片光轴和焦平面上的太赫兹强度分布特性进行了模拟,分析了入射光束的束腰半径和束腰位置对衍射场的影响,并与平面波入射的情况进行了对比。数值结果显示,相位连续变化型波带片可以实现对高斯分布太赫兹波的聚焦。相位连续变化型波带片的衍射规律与薄透镜的聚焦规律相似。通过合理调整束腰与波带片之间的距离可以保证衍射效率在85%以上。与平面波相比,高斯光束入射下的焦点处中心场强较小,但衍射效率较高。     

相因子判断法分析菲涅耳波带片的衍射场

基于波前相因子判断法,并考虑到波带片孔径的影响,揭示了波带片的衍射场所含基元成分及各成分在衍射场的积分表达式,并导出了沿轴的衍射场振幅分布公式及沿轴的振幅分布曲线,得到多个实焦斑的横向半值线宽和轴向半值线宽公式.本研究为波带片作为一种光学元件提供了一理论基础.     

软X射线聚焦波带片相对衍射特性的实验研究

通过测量软X射线相位型和振幅型聚焦波带片的一级衍射强度,实验得到了自行研制的两种相位型软X射线聚焦波带片的相对衍射特性。测量实验装置简单,调节相对容易。选择合适的针孔大小可使得接收信号有足够的信噪比。对波带片聚酰亚胺衬底的厚度进行了归一化。分别将3个镍和锗波带片的一级衍射强度与金波带片进行了比较。在3.2nm工作波长,研制的镍、锗软X射线相位型波带片的平均一级衍射效率分别是软X射线振幅型金波带片一级衍射效率的1.60和1.26倍,与理论值1.77和1.34很接近。测试结果表明,我们制作的相位型波带片具有较高精度。     

高斯光束经相位连续变化型波带片的衍射特性

根据瑞利-索末菲标量衍射理论分析了相位连续变化型波带片对高斯光束的衍射特性。在高斯光束入射下,对相位连续变化型波带片光轴和焦平面上的太赫兹强度分布特性进行了模拟,分析了入射光束的束腰半径和束腰位置对衍射场的影响,并与平面波入射的情况进行了对比。数值结果显示,相位连续变化型波带片可以实现对高斯分布太赫兹波的聚焦。相位连续变化型波带片的衍射规律与薄透镜的聚焦规律相似。通过合理调整束腰与波带片之间的距离可以保证衍射效率在85%以上。与平面波相比,高斯光束入射下的焦点处中心场强较小,但衍射效率较高。     

基于半波带分析法的菲涅耳波带片衍射特性的讨论

基于半波带的分析方法简单明了地分析了平行光经菲涅耳波带片衍射后的多焦点特性以及各焦点的光强变化规律．     

飞秒激光制备耐高温蓝宝石内部几何相位波带片(特邀)

针对晶体材料几何相位元件加工难、精度低、效果差等问题,提出了利用飞秒激光诱导纳米条纹技术来实现材料内部几何相位衍射元件的制备.飞秒激光近阈值加工方式有效的提升了加工精度,其精度为340 nm.通过实时调控扫描激光的偏振可以精准控制诱导纳米条纹的方向,进而改变晶体双折射效应的慢轴方向.基于该方法实现了蓝宝石内部几何相位波...     

X射线波带片

综述了用于Ｘ射线聚焦、成像的光学元件———Ｘ射线菲涅耳波带片及近几年才出现的布拉格－菲涅耳波带片的历史背景、基本概念、基本特征和主要类型．同时介绍了当前国际上Ｘ射线波带片的主要制作方法及最新进展．     

(二)

编辑同志: 由南京工学院等七所工科院校编,马文蔚、柯景凤改编的<物理学>第三册(人民教育出版社,1983年,154页);王谟显改编的<物理学>第三册(人民教育出版社,1963年,31页);程守洙、江之永主编的<普通物理学>第三册(人民教育出版社,1979年,187页)中所画的有关单缝夫琅禾费衍射装置图有误.若在透镜L1物方焦面上的光源是点光源,则在观察透镜L2像方焦面上得到的单缝衍射图不应是平行于单缝的条纹,而应是垂直于单缝方向上散开的一系列斑点(Sinc平方规律);当在L1焦面上照明的是平行于单缝方向的线光源时,L2焦面上才出现直线形衍射条纹.希望在教学中予以更正.     

Y(Mn_(1-x)Co_x)_(12)的中子衍射研究

Y(Mn_(1-x)Co_x)_(12)属于ThMn_(12)型四角体心结构,空间群为14/mmm,z=2。用粉末中子衍射测定了Co,Mn原子在8i,8j和8f晶位上的有序度。结构分析表明:Go优先占据8f晶位,其次占据8j晶位;在x<0.67时,几乎不进入8i晶位。最后,对实验结果作了讨论和推断。     

相位波带片的分辨本领

提出了相位波带片的傍轴衍射计算式，并且运用图解法求得相位波带片的分辨本领。研究结果表明，两种相位波带片的分辨本领彼此不同，并且与它们的直径和参数η有关。当η较小且直径较大时，两种相位波带片的分辨本领相互接近，并接近于相同直径透镜的分辨本领。     

波带片的设计和制造

<正> 一、前言具有TEM_(00)模式输出的He-Ne激光束,其光束横断面的光能分布近似于高斯分布,在一定条件下,在相当长的距离内各断面的分布是一致的,这样,能量分布中心的联线就构成了一条理想的直线,可作为准直测量中的基准线。近几年来,国内外相继在水准仪、经纬仪上采用了这一技术。     

衍射异常精细结构(DAFS)谱及其应用

本文对近年来正在发展中的DAFS技术,从原理、实验方法、数据处理到DAFS技术的应用及其前景作了一个简要的综述性介绍。