矩孔金属光栅矢量模式理论的数值计算

根据矩孔金属光栅的矢量模式理论，计算了不同入射方向，波长及偏振态情况下衍射场的分布，研究了不同光栅结构对衍射效率，偏振态变化的影响；同时，根据实际需要，加工制作了一批不同深度的矩孔光栅样品，进行了实验测量，并将计算值与实验值进行了比较，两者基本相符。     

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.     

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%。     

相位光栅分离双波长宽角度光线的理论分析

使用衍射光栅的分色分光方式一般以平行光入射情况为讨论基础,对于非平行光入射的情况讨论较少.本文基于菲涅尔衍射理论和角谱理论,将球面波与平面波的衍射波场联系起来,从而在传播函数中引入角度参量,结合分数泰伯效应的理论基础,推导出双波长宽角度入射光线经相位光栅衍射后的波场分布函数,并对推导出的函数进行数值模拟,得到像面不同位置衍射波场分布.与平行光入射时的标准波场分布相比较,得到宽角度入射时的衍射波场的横向展宽量和偏移量.通过调节光栅台阶的宽度,改变衍射场的展宽和偏移,使各个单一波长的衍射波场宽度小于光栅周期的一半,从而减少双波长光衍射波场的混叠.同时本文给出波场宽度与光栅台阶宽度的变化关系,选取光栅面上多个位置作为台阶宽度的计算点,并对整个光栅的台阶宽度进行曲线拟合,得到可以使双波长宽角度入射光实现良好空间分离的光栅参量.该结果可用于各类宽角度入射光线的光谱分离场合,如双波长成像、液晶显示和液晶投影等.     

光栅衍射光谱的非线性研究

当汞灯发出的复色平行光斜入射光栅面时,发现衍射光谱位置并不随光谱的不同而线性分布。本文对测量数据进行了相应的理论分析,得出光栅光谱的非线性特征。     

透射型光折变体全息光栅对超短脉冲激光光束衍射的特性

在Kogelnik耦合波理论的基础上,考虑光栅记录介质的色散效应的影响,研究了光折变体全息光栅对不同偏振状态的超短脉冲激光光束衍射的性质,讨论了高斯型入射脉冲激光光束的谱宽与光栅的有效衍射谱宽之比不同时,衍射和透射光束的光谱宽度、时间宽度、波形和衍射效率的变化。结果表明,光栅的有效衍射谱宽受光栅参量及入射条件的影响,对衍射性质的影响很大,且在考虑光栅记录介质的色散效应时减小。当入射脉冲的偏振方向垂直于入射面时,光栅的有效衍射谱宽大于偏振方向平行于入射面的情形,衍射效率在入射脉冲宽度较大时小于偏振方向平行于入射面的情形;谱宽比较大时,衍射光束的时间分布曲线产生展宽和变形,且比偏振方向平行于入射面的情形展宽和变形得更加明显。     

反射型体全息光栅对超短脉冲激光光束衍射的性质

在光栅记录介质色散效应的影响下,拓展Kogelnik的耦合波理论研究了反射型体全息光栅对偏振方向垂直和平行于入射面的超短脉冲激光光束衍射的性质。结果表明对于记录在LiNbO3光折变晶体中的体全息光栅,在色散效应、光栅参量和入射条件的共同影响下,光栅对偏振方向垂直于入射面的超短脉冲激光光束衍射的光谱带宽大于对偏振方向平行于入射面的超短脉冲激光光束衍射的光谱带宽,在不考虑光栅介质色散效应的影响时,它们都变大。进一步给出了衍射光的光谱带宽及光栅的衍射效率随入射脉冲的光谱带宽与光栅的光谱带宽比值的变化情况。     

光折变晶体中的体全息光栅光衍射的耦合波理论

本文考虑了晶体的各向异性特点,导出了光折变晶体中的体全息光栅光衍射的耦合波方程,给出了方程的解.用本文的公式还可以解释光线非对称入射时的实验结果.     

一种用光栅测定光波波长的方法——最小偏向角法

本文介绍了一种用光栅测定光波波长的方法——最小偏向角法。此法可以作为光栅实验教学的选作内容。一、前言在教学实验中,用光栅测光波波长,一般都从下式出发:dsinφ=mλm=0,±1,±2……式中d为光栅常数,φ为第m级谱线的衍射角λ为入射光波长。条件是平行光垂直入射到光栅上。实验是在分光计上进行的。要使实验满足垂直入射的条件,可以利用光栅平面(刻痕所在的平面)作为反射面来进行调整。     

掺Yb光纤激光器阵列谱合成系统的光束传输模型及光束特性分析

建立了由掺Yb光纤激光器阵列、变换透镜、闪耀光栅和输出耦合镜组成的光束谱合成系统的光束传输模型.在考虑光栅角色散、光栅刻槽倾角误差和光栅衍射效率情况下,利用光线追迹法、衍射积分方法、光束非相干叠加原理和强度二阶矩方法,推导出高斯光束非平行倾斜入射到闪耀光栅的相位变化公式以及谱合成光束的光强分布解析表达式.分析了高斯光束非平行倾斜入射到光栅后,光栅角色散、光栅衍射效率和光栅刻槽倾角误差对掺Yb光纤激光器谱合成系统输出光束特性的影响.研究结果表明,谱合成光束具有与单根光纤激光器几乎相同的光束质量;光栅角色散对合成光束特性的影响可忽略;随着光栅刻槽倾角误差的增大,谱合成光束的光束质量明显变差;当光栅刻槽倾角误差较大时,必须考虑光栅衍射效率对合成光束特性的影响. 关键词： 掺Yb光纤激光器 非平行倾斜入射 光束谱合成 光束质量     

亚波长闪耀光栅矢量衍射效率计算

将矢量衍射数值算法—严格耦合波分析用于精确计算亚波长闪耀光栅的衍射效率,并分析其衍射特性。建立了闪耀光栅的电磁介质模型,并将楔形不规则结构简化为多层矩形光栅结构,通过电磁场的介质分布建立严格耦合波方程。根据边界条件求解出各层的电磁场分布,再通过增透矩阵方法将各层电磁场依次迭代,求解出了整个结构的衍射效率。计算分析显示,对闪耀角为11.3°、周期为500 nm的金属铝闪耀光栅可以得到高于90%的衍射效率和相应的闪耀级次。实验表明这种矢量衍射数值算法具有较高的准确性,可以推广应用于高致密刻线复杂光栅的衍射计算分析。     

梯形透过率光栅远场光强分布及光栅方程的解析推导

二值化梯形透过率光栅是一种具有离轴衍射级次的二维光栅,其各衍射点光强信息和位置信息的确定对该新型光栅的实际应用具有重要意义。然而,目前尚无相关解析理论对其进行合理的描述。为了解决上述问题,通过二维傅里叶变换方法获得了该光栅各个衍射级次光强分布的解析表达式,并根据二维光栅的结构特征给出了在透射式和反射式情况下该光栅满足的光栅方程。这为该新型光栅的光线追迹计算打下了理论基础。最后,将解析表达式计算结果与采用X-Lab软件标量衍射模块计算的数值模拟结果进行比较,验证解析理论的正确性。     

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.     

A new method of detecting interferogram in differential phase-contrast imaging system based on special structured x-ray scintillator screen

An x-ray scintillator screen with a special structure,functioning as detector and analyser grating,was proposed for collecting the interferogram of differential phase contrast imaging without absorption grating and difficulty of fabrication by a state of the art technique.On the basis of phase grating diffraction,a detecting model of the scintillator screen was built for analysing the phase and absorption information of objects.According to the analysis,a new method of phase retrievals based on two-images and the optimal structure of screen were presented.     

计算机模拟双层矩形位相光栅的实时变分束特征

双层矩形光栅随入射角的不同可得到不同数目的光束。基于这一现象，通过改变双层光栅的入射角，并对其进行优化就可得到效率高且光强分布均匀的光束。对利用双层矩形相位光栅实时变分束特征制作新型分束器的方法进行了理论探讨，并对2束、3束、4束光分束分别进行了分析。通过计算机模拟，从理论上求出了优化参数，并对结果进行了讨论。理论分析表明， 通过对入射角进行优化可以得到衍射效率高且光强分布均匀的分束器。该研究为制作方便实用、造价低廉的分束器提供了理论基础。     

A novel single-order diffraction grating: Random position rectangle grating

Spectral diagnosis of radiation from laser plasma interaction and monochromation of radiation source are hot and important topics recently. Grating is one of the primary optical elements to do this job. Although easy to fabricate, traditional diffraction grating suffers from multi-order diffraction contamination. On the other hand, sinusoidal amplitude grating has the nonharmonic diffraction property, but it is too difficult to fabricate, especially for x-ray application. A novel nonharmonic diffraction grating named random position rectangle grating(RPRG) is proposed in this paper. Theoretical analysis and experiment results show that the RPRG is both higher order diffraction suppressing and not difficult to fabricate. Additionally, it is highly efficient; its first order absolute theoretical diffraction efficiency reaches 4.1%. Our result shows that RPRG is a novel tool for radiation diagnosis and monochromation.     

一种新型干涉选择调幅光谱仪的研究

讨论一种新型干涉选择调幅光谱仪的光路设计，利用补偿板的扭动实现振幅调制。文章同时对幅射通量和分辨率进行了理论分析，采用矩形光栏时，分辨率为光栅分辨率的１．３５倍。文章还讨论了采用椭圆形光栏时，仪器函数曲线的切趾。     

A Systematic Investigation on Diffraction Characteristics of Dielectric Periodic Structure with Arbitrary Grating Profiles

Wave diffraction characteristics of dielectric periodic structures with arbitrary grating profiles are systematically investigated for TE and TM mode polarization by an effective engineering method, which combines the staircase approximation with the rigorous mode matching procedure. The variations of the diffraction with the frequency and incident angle for the periodic structures with different grating profiles, such as rectangle, sinusoid, triangle, trapezoid, increasing cosine, semi-ellipse and semi-circle are systematically and comparatively studied. The effectiveness and accuracy of the present method are verified by the results given in the literature.     

平面透射光栅的菲涅耳衍射

从标量场的菲涅耳衍射理论出发,研究了球面波入射平面透射光栅的衍射场,导出菲涅耳衍射场的复振幅分布,并得到光栅菲涅耳衍射角的计算公式．结果表明,在理想情况下菲涅耳衍射的每一级衍射波都是一个球面波;在对菲涅耳衍射角进行新的定义后,衍射角的计算仍然可以采用夫琅禾费衍射的光栅方程．     

试析光盘道间距测量中光栅方程的适用条件

光盘存储信息的轨道可看成一圆形反射光栅,借助光学平台利用光栅方程可以测其道间距（光栅常数）。本文就该方法中光栅方程的适用条件进行了探讨,给出远场距离z≥2（πd2/4λ）,对CD-R和CD-ROM盘进行了测试,并对结果做了对比分析。