正弦光栅标量衍射及等效介质理论有效性分析

利用严格傅里叶模式理论研究了不同基底折射率、入射角度、归一化周期、归一化沟槽深度对正弦型光栅微结构衍射效率的影响,并分析了该光栅的衍射特性.基于标量衍射理论和等效介质理论,分别计算了光栅周期远远大于和远远小于入射波长时,正弦型光栅的衍射效率,并与傅里叶模式理论的计算结果进行比较,分析标量衍射理论和等效介质理论的有效性.结果表明:在垂直入射条件下,当光栅基质材料折射率为1.5时,标量衍射理论在光栅归一化周期大于5时,能够准确计算光栅衍射效率,误差小于3%;当基底折射率增大到3.42时,只有在光栅归一化周期大于10时,标量衍射理论才有效,误差小于5%;当正弦型光栅透射光中只有0级衍射光传播时,等效介质理论能够准确计算其透射率;随着入射角度的增大,标量衍射理论和等效介质理论的有效性都不同程度地降低.     

折射率介质在制栅和云纹干涉法中的应用

利用光在折射率介质中传播可以减小光波波长的性质，提出用折射率介质法制作高频全息光栅技术，使光栅频率突破理论极限２／λ；并将折射率介质应用于云纹干涉法中，当试件栅频率为６００１／ｍｍ时，虚栅频率可达到６０００１／ｍｍ，利用其±５级衍射光进行干涉，测量灵敏度由０．８３μｍ提高到０．１６μｍ。     

不同结构光栅的衍射光强分布

构造了不同折射率介质组成的透光元件A及元件A组成的光栅,并计算平行光垂直透过元件A及元件A组成的光栅时衍射光强的分布,通过实验演示了一些不同结构光栅的衍射光强分布.     

利用光栅的衍射光强测量液体折射率

介绍了一种利用光栅的一级衍射光斑光强测量待测液体折射率的方法,简称光栅光强法。阐明了光栅光强法测量液体折射率的实验原理,组建实验装置,测量了水-丙三醇、蛋白-pH10缓冲液两种混合液体的折射率和光栅衍射光强的关系曲线,测量得到的无水乙醇的折射率与理论值的相对误差小,具有实验装置易于搭建、操作简单的特点,在实验教学研究等领域具有一定的研究和应用价值。     

应用衍射光栅测定折射率

<正> 衍射光栅在正常照明条件下,用单色平行光束在衍射光的自成像平面上形成与它周期相等的精确条纹。衍射光栅这一性质可用来测量均匀物体的折射率。对于这种研究方法可选择一个同振幅的正弦衍射光栅,在折射率n_0=1的介质中,它把入射光束分为三个级次(见图1)。     

飞秒激光诱导瞬态光栅多级衍射

瞬态光栅测量法是一种时间分辨四波混频技术,它是研究介质非线性特性一种重要的手段.这种瞬态光栅测量方法对任何导致介质折射率改变相当灵敏,因而被广泛应用于研究物理和化学动力学过程.在介质中,当两束泵浦光在空间和时间上重合时,就构成一个光栅,光栅空间周期Λ=λex/2sin(θ/2), λex是激发波长,θ是两束激发光束之间的夹角.另外一束探测光(时间延迟)被这个光栅衍射,在布拉格衍射角度上产生一束相干光.在这种情况下,这个光栅形状是正弦的,而且只有一级衍射信号产生.然而,在超快超强激光(飞秒脉冲)作用下,可能在光栅亮区域里诱导一种 "溶解态",这样光栅形状将不再是正弦的,多级衍射信号可能产生.     

声光技术的进展

一、声光效应和声光器件 当声波在介质中传播时,由于物质的光弹效应,使介质的折射率发生周期性变化,从而也像相位光栅那样使光衍射.当超声波频率较低,声光互作用区较短时,入射光常被衍射成多级衍射光,这就是喇曼-奈斯衍射.如果超声波频率很高,光沿着适当的角度射入介质并通过较多的超声波阵面,则高次衍射光消失,只剩下0级和1级光,这就是布喇格衍射,这时入射光与衍射光的角度应满足布喇格方程即     

偶氮苯聚合物全息光栅衍射效率和偏振特性研究

研究了不同偏振全息模式下基于交联偶氮苯聚合物薄膜的相位光栅的形成机理、衍射效率和偏振特性.利用琼斯矢量表征了正交线偏振(SP)和半行线偏振(SS)干涉模式下的偏振干涉场.基于SP和SS两种模式,制作了无明显表成起伏的纯折射率光栅和有表面起伏的浮雕光栅.偏光显微镜(POM)观测说明纯折射率光栅具有周期性的折射率分布;近场光学显微镜(SNOM)探测说明纯折射率光栅和浮雕光栅的表而起伏在5 nm以下和 85.23 nm.实验表明.当探测光为水平偏振时,纯折射率光栅的衍射效率达到22.2%.浮雕光栅只能达到1.65%.纯折射率光栅的0、 1级衍射光分别为水平和竖直线偏振光,偏振度达到0.9969和0.9963;浮雕光栅的0, 1级衍射光均为水平线偏振光.     

容器壁厚度对光栅衍射法测量液体折射率的影响

利用光栅衍射法测量了NaCl溶液的折射率,并分析了容器壁厚度引起的附加光程对折射率的影响.采用折射率修正公式运用一级衍射得到的溶液的折射率更可靠.     

超冷原子中的拉曼增益光栅

为提高光栅的衍射效率,提出了基于主动拉曼效应的超冷原子光栅系统。理论研究表明：通过拉曼增益的空间周期性调节,可有效地将沿垂直光栅方向传播的弱探测光衍射到一级方向,同时零级衍射光将被放大。当系统中引进微波场的原子相干效应时,可以进一步提高光栅的一级衍射效率。在一定的条件下,拉曼增益光栅的一级衍射效率可高于电磁诱导相位光栅的一级衍射效率。该系统可作为高效光开关用于全光网络。