透射光栅衍射效率的通用模型

在远场条件下采用夫朗和费衍射近似,经过波动光学的计算推导,得到透射光栅各级绝对衍射效率及相对衍射效率通用计算模型. 此模型可以用来计算任意栅线截面情况下透射光栅的衍射效率. 利用此模型,分别建立了矩形、梯形和5边准梯形截面的衍射效率计算模型,并对模型正确性进行了验证. 关键词： 透射光栅 衍射效率 数值模拟     

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.     

偏振控制的光折变开关

提出了两种模式偏振控制的光折变开关，推导了用非常偏振和寻常偏振光读出时的全息光栅的衍射效率比公式，该公式表明全息的衍射效率与偏振有关，衍射效率比可达８０％～９０％，利用这种特性可以实现光开关。     

计算凹面闪耀光栅衍射效率的通用方法

为使凹面光栅的衍射能量更多地集中在所需要的级次上,提出了利用机械刻划的方法在凹面基底上制作变刻槽角度的凹面闪耀光栅,并利用菲涅耳-基尔霍夫衍射公式推导了同时在主截面和非主截面内计算凹面闪耀光栅衍射效率的理论方法,弥补了以往只在主截面内考虑衍射效率的不足,最后利用Matlab仿真软件模拟了衍射效率随波长的变化曲线,并对比了在不同制作和使用参数下衍射效率峰值的变化规律,为今后凹面光栅的设计和制作提供了参考价值。     

分频光栅的衍射特性及误差分析

基于标量衍射理论推导出了分频光栅的各级衍射效率公式,分析了分频光栅的衍射特性,发现入射光波在满足相应的相位延迟条件时,能被分频光栅以最大效率衍射进３个中央级次中的某一级。分析和比较了两种制作工艺中的刻蚀深度误差、占空比误差对衍射效率的影响。在惯性约束聚变（ICF）应用中,对于同一要求的３倍频光的衍射效率范围,两种工艺的刻蚀误差容限是相同的,但是两种工艺的相同刻蚀误差却带来不同的衍射效率。在不计其它误差时,占空比误差不会对３倍频光的衍射效率产生影响,但可以对基频光和2倍频光产生相反的影响,占空比误差还可以使基频光和2倍频光的主要衍射级次的效率都降低,同时增大它们的0级衍射效率。     

多重散射理论声光耦合波方程的龙格-库塔法数值分析

提出利用直观、方便且具有普遍性的4阶龙格-库塔(R-K)方法求解基于多重散射理论推导出的声光耦合波方程, 模拟计算布喇格衍射下衍射效率随各关键参数的变化关系, 分析入射光偏离Bragg角对Bragg衍射光效率的影响程度, 以及最佳Bragg衍射效率所需参数的选取问题. 模拟结果表明：Q（Klein-Cook参数）=4π时Bragg衍射效率可达97%, 证实了特征长度作为选取声光互作用长度的合理性.     

二元光学元件的衍射效率及其振幅矢量解法

本文用振幅矢量作图法来分析衍射问题，推导出＋１级衍射效率公式，物理图象清晰、直观。     

球面波条件下体全息存储的衍射特性分析

从理论上推导了球面波作为参考光和读出光时体全息存储的相对衍射效率和晶体旋转角度之间的关系,对得到的衍射效率的理论公式进行了数值模拟,并且对模拟的结果进行了分析。结果表明,球面波系统的存储容量更高,角度选择性更好,并且有利于系统的小型化。     

偏心误差对长波红外波段多层衍射光学元件衍射效率的影响

基于衍射光学元件的相位延迟和衍射效率表达式,推导出了含有偏心误差的多层衍射光学元件衍射效率表达式。建立了含有偏心误差的多层衍射光学元件衍射效率的数学模型,分析了偏心误差对多层衍射光学元件衍射效率及多色光积分衍射效率的影响。以在8~12μm波段内的硫化锌(Zn S)和锗(Ge)为基底材料构成的多层衍射光学元件为例,其设计波长对为8.79μm、11.11μm,构成多层衍射光学元件的两层谐衍射元件微结构高度为78.3391μm、34.6076μm,当多层衍射光学元件的环带宽度分别为500μm和1000μm时,其衍射效率达到95%以上时,偏心误差须分别控制在5.8μm和11.17μm以内。该含有偏心误差的多层衍射光学元件的衍射效率分析模型对于多层衍射光学元件的设计与加工具有重要意义。     

衍射光学元件设计参数对束匀滑衍射效率的影响

经过理论推导,分析了320 mm口径衍射光学元件在束匀滑实验中光强分布出现高级次衍射斑和元件实际衍射效率变低的原因,模拟计算得到了接近实验的光强分布。模拟分析发现:通过调整设计参数,如适当增加抽样点数,使设计时焦斑主瓣占输出计算窗口的比例减小至0.2以下,可以大大降低由于高级次衍射斑造成的衍射效率损失,控制在2%以内,使台阶分布式相位片实际衍射效率得到提高,在对口径为70及320 mm的台阶分布式相位片样品测试中得到了验证。     

高密度光盘存储中的梯形光栅设计和误差分析

为了符合实际加工情形，推导了梯形相位光栅衍射效率，与矩形光栅作了比较，设计其用作高密度光盘存储光学头分光束器件时的各参数，并分析推导了系统和随机加工误差对光栅性能的影响及设计原则。     

透射光栅衍射率的实验标定和数值计算

简要介绍了实验室中使用的三种透射光栅的结构，在北京同步辐射源上实验标定了这些光栅的相对衍射效率。借助于光栅模型，得到了光栅的重要结构参数，并对光栅的绝对衍射效率进行模拟计算和讨论。     

透射光栅对软X射线衍射效率的研究

在北京同步辐射源上，对无底衬透射光栅在844eV X射线能量点的绝对衍射效率进行了实验标定，利用光栅模型，得到了光栅所有结构参数，并由此得到了透射光栅对100—2000eV能区软X射线的各级绝对衍射效率理论计算曲线. 关键词：     

亚波长光栅的偏振闪耀特性

 使用琼斯矩阵的方法推导了连续结构亚波长光栅的衍射方程,给出了光栅衍射效率表达式,对偏振特性与衍射特性进行了研究。发现连续结构亚波长光栅仅存在３个衍射级,总衍射效率为100%,且衍射效率可在衍射级间任意分配,0级的偏振态与入射光的偏振态相同,±1级衍射光偏振态与入射光无关,－1级为左旋圆偏振光,＋1级为右旋圆偏振光。通过设置入射光偏振态与光栅相位延迟等参数,可使光栅具有闪耀特性,据此可用于设计高效偏振光分束器和偏振光开关。     

Construction of restricted field of view holographic screens

Two different configurations employed in the recording of restricted field of view holographic screens are analyzed. The characteristics of the screens, including focal lengths, sizes and diffraction efficiencies, are characterized. Screens of size of up to 420 cm² and with diffraction efficiencies of up to 34% are produced.     

小周期二元光学元件的矢量分析

详细地介绍了一种可用于分析大口径大视场二元光学系统的光栅矢量分析法－－ＢＫＫ 种方法适用于光栅周期处于波长量级、任意光栅轮廓及倾斜入射时的衍射率计算。给出 计算结果,并与标量近似计算结果进行比较 。     

KTP(001)晶体分光性能研究

根据同步辐射光源对软X射线分光晶体的性能要求,分析了软X射线能区常用分光晶体的性能优劣,指出对于晶格常数值大的分光晶体,KTP(KTiOPO₄)(011)是该能区比较理想的分光晶体. 同时提出了一种利用同步辐射光源测量晶体衍射效率的实验方法,指出光源的发散度与晶体的衍射效率密切相关. 测量了KTP(011)晶体的晶格常数,给出了KTP(011)晶体的实测衍射效率. 关键词： 同步辐射 KTP(011)晶体 衍射效率 光源发散度     

Theoretical models of diffraction efficiencies of arc profiled bar transmission grating

Diffraction efficiencies of transmission grating play important roles in accurate measurement of soft X-ray and grating applications. Circular, horizontal elliptical, and vertical elliptical arc profiled bar models were established from Kirchhoff diffraction theory with the Fraunhofer diffraction approximation to calculate the diffraction efficiencies of arc profiled bar transmission grating. The calculated results were compared with the available data from X-ray Optics web site of Lawrence Berkeley Laboratory's Center. Excellent agreements have been obtained. With these modes the diffraction efficiencies of the particular type of transmission grating having arc profiled bars can be simulated accurately and the best fit bar profiles can be obtained.     

Phase Modulation Characteristics Analysis of Optically-Addressed Parallel-Aligned Nematic Liquid Crystal Phase-Only Spatial Light Modulator Combined with a Liquid Crystal Display

An optically addressed parallel-aligned nematic-liquid-crystal spatial light modulator (PAL-SLM) has been studied as a dynamic phase-only light modulation device. The phase modulation characteristics of the PAL-SLM using a liquid crystal display (LCD) as an addressing mask were investigated by analyzing diffraction efficiencies resulting from binary gratings projected from the LCD. A more than 2π phase-only modulation depth was achieved. The highest first-order diffraction efficiency of approximately 38% was also obtained; this is close to the theoretical limit. The experimental results of diffraction efficiencies depending on the phase modulation depth are in good agreement with the simulation for the system operation.     

Focusing of light by zone plates in Selfoc gradient-index lenses

We study the diffraction fields in a hybrid diffractive-gradient-index element composed of an amplitude zone plate and a quarter-pitch Selfoc gradient-index lens under uniform illumination. Focal positions of the diffractive orders and zone-plate diffraction efficiencies are measured, thereby validating the existing theoretical results.