使用辅助光栅的平面变间距全息光栅加工理论研究

变间距全息光栅具有自聚焦和消像差功能,是高分辨率光谱仪与同步辐射单色器中的重要元件。研究了使用平面等间距光栅产生非球面波,记录平面变间距全息光栅的方法。根据几何光学的光线追迹理论,推导了光栅参量的四阶解析表达式。并基于费马原理,提出了记录光路的光线追迹数值算法。应用所推导的光栅参量四阶表达式,仿真设计了变间距全息光栅。通过合理选择记录参量,可以避免光栅基底受到零级及高阶衍射光场的影响。设计结果表明,理论光栅线密度与要求值相当符合;经光线追迹数值算法验证,解析表达式的展开误差在整个记录区域内小于1.5线;考虑到实际加工工艺允许误差,使用辅助光栅的记录光路对记录参量的误差并不敏感;设计实例证明了解析表达式的有效性,以及使用辅助光栅的记录光路的优越性。

基于位移传感器的全息平面变间距光栅设计研究

探讨了基于变间距光栅位移传感器的基本原理,运用遗传算法优化计算了记录光路,且指出了将记录参数误差所具有的影响考虑在目标函数当中,推导了目标函数所具有的具体积分形式,实现了计算效率的提升,对于用作位移传感器的平面变间距光栅,对球面波与非球面波干涉情况下以及球面波干预期所具有的全息记录参数进行计算,最终得到了线密度误差曲线,并完成了全息平面变间距光栅的制定工作,且在位移传感器中成功应用.

应用全息变间距光栅的极紫外成像光谱仪光学系统设计

随着对太阳等离子体活动物理过程研究的深入,对太阳极紫外成像光谱仪的性能要求越来越高,而设计高性能太阳极紫外成像光谱仪的一个重要方法就是应用变间距光栅。提出了一种应用全息变间距光栅的太阳极紫外成像光谱仪的设计方法:首先设计系统的初始光学结构,然后根据全息变间距光栅光程差原理,利用1stopt软件的通用全局优化算法计算出像差小的光栅,最后用Zemax软件对整个系统进行建模与优化。给出了设计实例,设计出的太阳极紫外成像光谱仪工作波长范围为17～21nm,视场为2400″,空间分辨率为0.6″,光谱分辨率为0.00225nm/pixel,长度约为2m。在光谱范围内,空间方向与光谱方向的均方根半径以及截止频率范围内的调制传递函数均满足要求。

多模态函数优化的拥挤聚类遗传算法

对多模态函数优化问题,分析了各种小生境策略;将拥挤模型与聚类算法相结合,提出了一种拥挤聚类遗传算法.拥挤模型在适应值曲面上形成多个小生境,聚类算法消除了每个小生境内部的基因漂移现象.理论分析证明了算法的收敛性能.数值实例表明,拥挤聚类模型在多极值搜索的数量、质量和精度上都优于拥挤模型与确定性拥挤模型.将拥挤聚类遗传算法应用于国家同步辐射实验室变间距全息光栅的设计,取得了满意的效果.*