环境温度变化对双波段谐衍射光学元件衍射效率的影响

基于二元光学元件的位相延迟表达式,推导出谐衍射光学元件随环境温度影响的位相延迟表达式、衍射效率表达式和带宽积分平均衍射效率表达式.定性分析了谐衍射光学元件衍射效率和带宽积分平均衍射效率与环境温度变化的关系.从理论上解释了谐衍射光学元件的特性,确定了谐衍射光学元件衍射波峰随环境温度变化的现象与变化规律.分析表明:在双波红外范围内,谐衍射光学元件的谐波长随环境温度升高向长波方向漂移,随环境温度降低向短波方向漂移.环境温度变化对谐衍射光学元件衍射效率和带宽积分平均衍射效率的影响较大.因此谐衍射光学元件只能应用于波段较窄、温度变化范围较小的折衍射混合成像光学系统中.

基于AOTF多光谱成像的高性能射频驱动系统

针对目前新型成像光谱仪中核心分光器件声光可调谐滤光器(AOTF)高衍射效率和窄衍射带宽的要求,在分析AOTF工作原理的基础上通过设计驱动系统满足性能上的较高要求,在不同波长下实现光谱成像。介绍AOTF的基本原理以及在确定的入射角和压电换能器尺寸下衍射光波长和驱动频率、衍射带宽、衍射效率之间的关系,分析驱动功率对衍射效率和衍射带宽的影响;设计相应的分辨率高、调谐速度快、频率范围宽、功率可调谐的射频驱动系统;通过一种AOTF性能测试和光谱定标的实验装置对结果进行验证,实现不同波长下的光谱成像。实验结果表明,在该射频驱动系统作用下,AOTF衍射效率可达60%以上,射频驱动功率增加引起的衍射带宽变大,但总体不超过8nm,不同波长下光谱成像清晰。

基于带宽积分平均衍射效率的多层衍射光学元件设计

以衍射光学元件(DOE)相位延迟表达式为基础,研究并给出了多层衍射光学元件(MLDOE)的带宽积分平均衍射效率(BIADE)与相应设计波长关系的表达式。在MLDOE的基底材料确定后,由所给出的表达式可以得到最大BIADE及相应的设计波长,由此可以实现MLDOE的BIADE最大化、精确化设计。在0.4～0.7μm可见光波段,以聚甲基丙烯酸酯和聚碳酸酯为基底材料,通过优化得到最大BIADE为99.3%,相应的设计波长为0.435μm和0.598μm,各层谐衍射元件(HDE)的微结构高度分别为16.460μm和12.813μm,所得到的BIADE比以0.4μm和0.7μm为设计波长时高4%。