制作平面全息光栅的离轴抛物镜/洛埃镜干涉系统

设计和制作具有较高波前平面度和结构稳定的干涉曝光系统是研制高质量平面全息光栅的首要条件。对离轴抛物镜/洛埃镜系统、单透镜/洛埃镜系统、球面反射镜/洛埃镜系统和双分离透镜/洛埃镜系统等4种单反射镜干涉曝光系统产生的干涉条纹直线度进行了光线追迹。在干涉场中放置标准光栅,使用于曝光的两束平行光入射到光栅上,从而衍射光相干叠加产生莫尔条纹;并对上述4个系统产生的莫尔条纹做了模拟。利用Zernike多项式对莫尔条纹进行拟合得到干涉曝光系统的波前像差,比较了4个系统的差异。结果表明,采用离轴抛物镜/洛埃镜系统制作中、小口径平面全息光栅是最为合适的。在此基础上,研制了用于制作最大尺寸为110 mm×110 mm,刻线密度〉1 200 l/mm的平面全息光栅的离轴抛物镜/洛埃镜干涉曝光系统,在洛埃镜和离轴抛物镜面形精度为λ/8（λ=632.8 nm）的前提下,平面全息光栅的衍射波前像差为0.239 6λ（λ=550 nm）。此系统经过消除外界扰动和精细装调后,可用于制作衍射波前像差达λ/6~λ/7（λ=550 nm）以上的平面全息光栅。

高质量全息光栅的制作

全息光栅由感光版记录高斯光束干涉条纹制得 ,干涉条纹的不等宽性降低了光栅品质。制取高质量全息光栅的关键是要用均匀平面波作光源。在分析干涉区内光强分布的基础上 ,给出了制作等周期正弦全息光栅的两种方法 :限制曝光区大小的方法和高斯光束强度均匀化的方法。

高质量全息光栅实验系统研究

基于全息光栅在信息光学及光谱仪中的重要地位,对全息光栅进行了理论分析,提出了一种新的制作高质量全息光栅的实验系统.该实验系统的优点在于:将激光器发出的高斯光束改造成为均匀平面光波,以此平面光波作为光源可以制作出高质量的全息光栅.

全息光栅实验系统的制作

基于全息光栅在信息光学及光谱仪中的重要地位,对全息光栅进行了理论分析,提出了一种新的制作全息光栅的实验系统.该实验系统的优势在于:将激光器发出的高斯光束改造成为均匀平面光波,以此平面光波作为光源可以制作出高质量的全息光栅.

分振幅法制作全息光栅实验的改进

分析用传统光路制作全息光栅质量不高的原因。提出了全息光栅的拍摄光路改进方法,讨论了实验中的几个关键问题。

自由电子激光器用极紫外波段平面变栅距光栅

针对极紫外波段自由电子激光器（大连相干光源,DCLS）对高分辨能力平面变栅距光栅的需求,基于光程差以及像差原理构建了极紫外平面变栅距全息光栅。采用改进的局部优化算法给出了平面变栅距光栅的记录参数,利用全息曝光技术在硅光栅基底上制作了中心刻线密度为600gr/mm、占宽比为0.46、槽深为550nm、有效刻划面积为30mm×30mm的极紫外平面变栅距全息光栅。采用Littrow衍射法测量了平面变栅距光栅的刻线密度,并基于像差理论分析了平面变栅距光栅的理论分辨能力。结果表明：制作的600gr/mm平面变栅距光栅在有效面积内的刻线密度误差小于0.175gr/mm,在极紫外波段（50-150nm）的分辨能力大于12 000,满足自由电子激光器的设计要求。提出的设计及制作方法为制作高质量平面变栅距光栅提供了理论及技术保障。

在线诊断光谱仪用光栅制作误差对光谱成像的影响及补偿

为制作应用于在线诊断光谱仪的高分辨率光栅,通过分析记录参数误差对光栅刻线密度、聚焦曲线、谱像宽度等的影响及规律,提出相应的补偿方法是必要前提。基于费马原理、光程差理论及像差理论,分析了光栅光谱性能对记录参数误差的影响及其敏感性。在光栅使用参数固定的情况下,记录角度误差对光谱性能影响较大,在光栅设计时可通过对记录角度加权的方法来提高记录角度的取值的精确度;记录臂长误差对光谱性能影响较小;记录臂长和记录角度的相对误差决定了其对光栅光谱性能影响程度。结果表明,单侧记录臂长和角度误差对光谱性能的影响,可分别通过调节两臂臂长及角度的相对误差进行补偿。由此可以确定对应用于在线监测光谱仪光栅成像质量影响较大的误差因素,并给出制作误差的相应补偿方法,降低曝光系统的调试难度,为制作在线诊断光谱仪用高分辨率光栅提供理论指导。

利用平面平晶反射干涉制作低频全息光栅

基于对光栅制作方法优缺点的分析,提出了利用平面平晶双光束干涉原理制作低频全息光栅的方案.在保证光栅质量的前提下,简化了原有全息光栅制作的光路,实验证明简化后的光路是可行的,所制得的全息光栅可用于光学教学实验.

利用CCD进行透镜焦平面的定位

设计了由全息光栅和CCD等构建的光电混合处理光路,实现对透镜焦平面的定位.采用反射式光学元件设计记录光路,制作满足特定空间频率的全息光栅,并利用质心法计算得到CCD采集面上光斑的中心坐标.

全息光栅的实验室制作技术

对全息光栅的制作进行了理论分析，提出了制作大空频全息光栅的一种光路，并讨论了在普通光学实验室中制作各种全息光栅空频的具体方法与操作技术．这种技术光路简单、抗干扰性强、易操作，是制作全息光栅的一种适用性很强的方法．

利用简易全息台制作全息光栅的尝试

本文阐述了全息光栅与复合光栅的制作原理,并采用窄长平行四边形光路,在简易全息台上拍出比较理想的全息光栅和复合光栅。

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.

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。

精确定位物方焦面位置的简便方法

提出一种利用细激光束和全息光栅精确定位光学系统物方焦平面位置的方法，可用于光学傅里叶交换、光学信息处理系统的调整。其优点是所用光学元件少，操作简便。

高分辨率分光光度计光学系统的研究

以高输出能量和低杂散光为系统设计的中心思想,目的为实现小型化、高分辨率、易于操作维护的光学分光系统。提出以非对称式切尔尼特纳(C-T)结构为分光结构,以平面全息衍射闪耀光栅为分光元件。不仅提高了结构的优化自由度,同时系统的输出能量和杂散光方面都得到了显著的改善。通过Zemax光学软件的模拟和优化,结果表明系统光谱范围在400~800nm内,具有较宽的谱线展宽,光谱分辨优于1nm,系统的光学像差控制在容限范围内。结构体积约为95mm×90mm×44mm,满足高输出能量、高分辨率、低杂散光、小型化的设计。