宽波段金属光栅设计中闪耀波长对光栅异常的补偿效应

给出了适用性强、工艺上易于实现的单闪耀面宽波段金属光栅的设计方法。基于Rayleigh异常和共振异常两种不同的光栅异常机理,分别讨论了它们出现的条件;在光栅电磁场理论的基础上,数值分析了TE波、TM波闪耀波长的分布规律,得到了闪耀波长与光栅异常和光栅光谱范围的关系;提出了用TM波第一闪耀波长补偿Rayleigh异常或共振异常,实现制作宽波段金属光栅的设计思想。同时,指出了TM波第一闪耀波长对Rayleigh异常补偿效应,只是它对共振异常补偿效应的极限情况。给出了将补偿效应应用于紫外可见分光光度计和红外分光光度计中不同刻线密度宽波段金属光栅的设计实例。实验表明,使用补偿效应法无论在理论设计上还是在工艺实现上都要优于传统的宽波段金属光栅设计方法,可使得用于各个波段的宽波段金属光栅衍射效率都在40%以上。

可调谐掺铥双包层光纤激光器实验研究

利用785 nm激光二极管作为泵浦源,对长度为4.5 m,纤芯直径为20μm,内包层截面为D形的掺铥双包层光纤进行可调谐实验研究.通过使用闪耀光栅作为选频元件,利用后向Littrow结构,获得波长在2μm附近最大105 nm范围内的可调谐输出,且在可调谐范围内,各激光光谱线宽均约2.2 nm.结果表明,可调谐波长范围除与光纤荧光谱有关外,还与闪耀光栅特性参数直接相关.

闪耀透射光栅衍射规律的分析和验证

基于标量理论研究了不同槽形角,不同刻线密度的透射式闪耀光栅对使用波段的影响,推导了闪耀透射光栅的衍射光能量分布规律。分析证明了透射闪耀光栅在衍射能量最强方向上衍射光的衍射角与入射光的入射角之间的关系满足Snell定律。给出了入射角、衍射角与槽形角之间的关系式,研究了不同刻线密度和槽形角条件下衍射光能量分布的规律。对闪耀透射光栅进行了测量和比较,结果表明:已有闪耀透射光栅测量的结果与理论计算数据相吻合。制备了聚二甲基硅氧烷(PDMS)可调谐闪耀透射光栅,应用研究的理论公式测量了该闪耀透射光栅在拉伸与自由状态下的闪耀波长和光栅刻线密度,结果显示其波长测量误差在5nm以内。拟合了光栅的等效槽形,验证了实时监测PDMS光栅槽形和刻线密度随拉力大小变化的规律。

声光调Q CO_2激光器波长调谐理论分析与实验研究

采用旋转光栅法实现了声光调Q CO_2激光器可调谐脉冲激光输出。理论分析了CO_2激光波长调谐特性,发现调节各支谱线腔内损耗是实现激光波长调谐的有效方法。进而理论计算了特定设计波长闪耀光栅的衍射效率与激光波长间的关系,结果显示光栅调谐的激光谱线自准直角与光栅闪耀角一致时具有最高的衍射效率。采用闪耀角分别为31.97°(闪耀波长10.59μm)和28.71°(闪耀波长9.60μm)的光栅实验研究了声光调Q CO_2激光器波长调谐特性,分别获得了65条和75条激光谱线。实验结果显示:光栅设计闪耀波长处于弱激光增益分支时可获得更多条激光谱线,该实验与理论计算结果相符。在脉冲重复频率为1 k Hz时,获得10.59μm激光脉冲宽度为160 ns,平均功率4.2 W,脉冲峰值功率26.25 k W,且稳定性良好。

改善外腔半导体激光器调谐特性的新方法

基于原有的Littman结构外腔半导体激光器，提出采用一种新的光学方法来实现波长调谐。该方法采用了包含一个旋转楔形棱镜的“光杠杆”系统来降低调谐的机械要求，提高波长选择精度。通过选择不同的楔形棱镜顶角和光线入射角，机械要求可以降低1～2个数量级，波长选择精度也得到相同量级的提高。该方法使Littman结构外腔半导体激光器的调谐特性得到极大的改善，并大大降低了震动的敏感性。

闪耀光栅衍射图样分析

通过对闪耀光栅衍射图样的二维展示,强调了单槽衍射"零级"的意义。首次用三维图演示了特定条件下闪耀光栅仅有一序光谱呈现,入射光波长取闪耀波长时谱线强度有最大值存在,离开闪耀波长时强度逐渐下降;随着入射光波长范围的扩大甚至会出现多序光谱的重叠。

基于MEMS闪耀光栅的波分复用器的研究

针对刻划光栅因周期误差和刻线的不平整所带来的鬼线和杂散光的不足和缺陷,提出了基于MEMS闪耀光栅的波分复用器的构成方法,介绍了基于MEMS闪耀光栅的波分复用器的基本组成,介绍了MEMS闪耀光栅的工艺实现以及提高其衍射效率的方案。在LabVIEW中对MEMS闪耀光栅进行了数值仿真分析,同时在ZEMAX中对波分复用器进行了光线追迹,其结果证明了MEMS闪耀光栅应用于波分复用器中的可行性。

罗兰圆型二维集成凹面光栅的成像分析

利用标量波动衍射理论,通过对光栅槽面的数值积分,计算了罗兰圆型集成二维凹面光栅像点的光强分布.分析了工艺中的折射率偏差对光谱位置的影响,计算了光栅的色散和分辨力,并与几何光学的分析方法作了比较,分析了光栅的槽面数、光源的模场宽度以及因工艺产生的槽面圆角对光栅成像的影响;

对透射闪耀光栅的傅里叶分析

一般的透射光栅光谱的缺点是,没有色散的零级主极大占去了入射能量中的很大一部分,剩下的能量又要分配到正负各级主极大上,造成用来分析的有色散的那些谱线中只分配到很小的能量。在实际的应用中,要设法把能量集中分配到所要利用的那级光谱中,闪耀光栅就是为此目的设计的。研究从不同方向入射透射闪耀光栅的透射函数,利用傅里叶光学,从理论上分析透射闪耀光栅衍射图样的复振幅和光强分布与闪耀角及波长的关系。

楔块调整式Talbot干涉仪的写入光纤光栅技术

在楔块调整式Talbot干涉仪中,均匀光纤光栅可通过将光纤垂直放入近场或远场干涉条纹中,闪耀光纤光栅可通过将光纤以π/2—2θb角放入近场或远场干涉条纹中,渐变啁啾光纤光栅可通过将弯曲的光纤放入近场或远场干涉条纹中,阶梯啁啾光纤光栅可通过将光纤放入远场干涉条纹中写入一系列长度递增的较小均匀光纤光栅.

DF激光器光栅选线实验研究

基于闪耀光栅的分光原理,利用小型直流放电驱动化学激光器,在平凹稳定腔内插入闪耀光栅,建立了选择激光器光栅谱线的实验装置.实验中共获得了14条谱线,测量了每条谱线的功率,计算了波长,分析了选线后谱线条数减少、谱线功率降低的原因.该装置尺寸小,使用比较方便,可以满足连续波DF化学激光器性能研究的需要.

光栅单色器教学中“闪耀波长”与“闪耀角”关系的讨论

本文推导了定向闪耀光栅的闪耀波长和闪耀角的一般关系式为2dsinβcos(α-β)=mλ_β,纠正和澄清了“仪器分析”现行教材及一些主要参考书对这一问题的不确切概念和论述.

4μm波段宽谱可调谐外腔量子级联激光器

3~5μm中红外波段激光在气体分子传感、空间光通信、差频太赫兹产生等领域中有广阔的应用前景。研究了一种4μm波段宽谱可调谐外腔量子级联激光器,设计了一种以Littrow结构为基础的紧凑便携可调谐激光器模块。在激光器模块中采用同一个量子级联增益芯片,分别使用刻线密度为450 line/mm和300 line/mm的闪耀光栅组建了不同的外腔。当采用刻线密度为450 line/mm的闪耀光栅时,注入电流303 mA下的输出光功率为7.30 mW,具有380 nm的调谐范围(3774~4154 nm),边模抑制比为20 dB,出现高阶模式激射现象;当采用刻线密度为300 line/mm的闪耀光栅时,303 mA注入电流下的输出功率为5.24 mW,调谐范围为297 nm(3779~4076 nm),边模抑制比为20 dB,出现基模激射现象。由此可见,采用不同的外腔配置,可以分别获得满足高精度波长调谐和高光束质量要求的激光器性能。