反应离子束刻蚀工艺制作闪耀罗兰光栅

相比类矩形槽罗兰光栅，闪耀罗兰光栅的衍射效率较高，更有利于光谱分析仪器的设计与应用，而国内外尚无产品级闪耀罗兰光栅产品．本文通过类矩形槽形及闪耀槽形的衍射效率优化设计及对比，获得了闪耀槽形优化设计结果；利用反应离子束刻蚀设备制作出3块200～450nm波段、线密度为2400gr／mm、口径为（b63．5mm的闪耀罗兰光栅，其中光栅2的峰值衍射效率达到了65％@220nm，较HORIBA Jobin Yvon公司生产的类矩形槽罗兰光栅产品整体衍射效率高25％，与理论衍射效率相当．实验结果表明，本文所采用的反应离子柬刻蚀工艺可实现高衍射效率闪耀罗兰光栅制作，且工艺可控、稳定，所制作的闪耀罗兰光栅衍射效率高于国外同类产品．

紫外高分辨率像散校正型罗兰全息光栅设计

为了降低紫外高分辨率罗兰光栅的像散对光谱像高展宽的影响,提出了在罗兰圆上使用球面波非对称曝光设计思路。推导完全校正离焦和子午彗差的表达式,讨论了多种罗兰光栅记录结构的局限性,优选适合校正紫外高分辨率罗兰光栅的优化方法。通过全息光栅像面展宽表达式,指出像散和弧矢彗差是影响光谱像高的主要因素,并分配了两者的优化权重。利用这种优化思路,设计了工作波段110~200nm紫外高分辨率罗兰光栅,同时对比分析了传统光栅的像差系数和像高变化规律、像面结构和光谱分辨率。结果表明,和传统罗兰光栅分辨率处于同一数量级的情况下,所设计光栅光谱像高由25mm降低到1.5mm,谱面能量集中度有显著的提高。

罗兰光栅在光谱仪中对接收能量的影响分析

罗兰光栅作为罗兰光栅光谱仪的核心分光元件对整个仪器至关重要,罗兰光栅在制造和使用过程中主要存在刻线误差、光栅的曲率半径误差和定位误差。采用光线追迹的办法分析罗兰光栅的各种误差对罗兰光栅光谱仪接收能量的影响。结果表明：曲率半径误差对Ⅳ型罗兰光栅光谱仪影响较小,刻线误差必须控制在-0.2-0.15l/mm刻线以内,x方向定位误差严格控制在-0.055-0.025mm之间,y方向定位误差控制在-0.03-0.015mm之间,罗兰光栅光谱仪对光栅绕z轴旋转误差最为敏感,控制在10-3度量级。通过对罗兰光栅误差的分析,为罗兰光栅光谱仪的高效利用和研制奠定了基础。

罗兰凹面光栅及其工作原理的论证

介绍普遍意义下的光栅效应和光栅结构，论述了罗兰（Rowland）凹面光栅的工作原理及产生光强级大值的条件。

基于Bragg反射面结构的衍射光栅设计与研究

基于Bragg反射光栅是一维光子晶体的一种特例结构,本文提出利用一维光子晶体带隙理论进行Bragg反射光栅设计.通过光学仿真软件OptiFDTD对Bragg反射光栅的宽度及倾斜角度误差的仿真分析,发现Bragg光栅齿刻槽宽度变化在10%范围、倾斜角度10°以内不会引起Bragg光栅衍射效率的明显变化,说明Bragg反射光栅具有较高的工艺误差容限;根据一维光子晶体带隙理论,设计了一种罗兰圆结构的Bragg衍射双光栅结构模型,实现了两个频段之间的衍射分光,优化分析结果表明:当第一套光栅中Bragg周期层数为6、第二套光栅Bragg周期层数为10时,两频段波长的衍射效率均可以达到70%左右,明显高于传统深刻蚀的衍射光栅.基于本设计的波分复用器是一种尺寸小、衍射效率高的新型EDG波分复用器,为未来高效密集型EDG波分复用器发展提供了一种新的设计思路.