采用丙烯酸酯双单体的高空间频率透射式体全息H-PDLC光栅的研制

全息聚合物分散液晶(holographic-polymer dispersed liquid crystal, H-PDLC)体全息光栅因其化学状态稳定、制作简单、价格低廉等优势为全息光波导耦合器件提供了一个更优的思路。本文提出了采用复合型丙烯酸酯类高/低折射率匹配调制的H-PDLC透射式体光栅的研制。首先结合耦合波理论及分子扩散理论介绍了H-PDLC光栅的形成机理。然后,通过实验对不同官能度单体的光栅材料进行筛选,并研究其全息衍射特性。在此基础上,进一步采用提高引发剂含量的方式优化了高频体全息H-PDLC光栅性能。实验结果表明,该双单体的H-PDLC配方可实现在可见光波段透过率大于90%,在空间频率为973 lp/mm下,衍射效率达到90%,响应带宽为99 nm;在2 941 lp/mm下,衍射效率为75.4%,响应带宽为29 nm。该H-PDLC光栅作为波导显示系统的耦合器件有可观的应用前景。

闪耀全息光栅离子束刻蚀工艺模拟及实验验证

依据特征曲线法推导了非晶体表面的离子束刻蚀模拟方程,结合全息光栅的刻蚀特点开发出离子束刻蚀模拟程序,并通过实验数据分析并优化了非晶体材料刻蚀速率与离子束入射角的关系方程,最后利用离子束刻蚀实验对所开发的离子束刻蚀模拟程序进行了实验验证。调节掩模与基底材料的刻蚀速率比为2∶1至1∶2,制作了线密度为1 200l/mm,闪耀角为～8.6°,非闪耀角为34°～98°的4种闪耀光栅,与刻蚀模拟程序的结果进行对比,模拟误差<5%;控制离子束刻蚀时间为6～14min,制作了线密度为1 200l/mm,闪耀角为～8.6°,顶角平台横向尺寸为0～211nm的6种光栅,与刻蚀模拟程序的模拟结果进行对比,模拟误差<1%。比较实验及离子束刻蚀模拟结果表明,离子束刻蚀模拟程序获得的模拟刻蚀轮廓曲线与实际刻蚀轮廓曲线的误差<5%;模拟刻蚀截止点与实际刻蚀截止点误差<1%。实验表明,提出的模拟方程可以准确地描述不同工艺过程和工艺参数对最终刻蚀结果的影响,进而可预知和控制离子束刻蚀过程。

矩形光栅的衍射特性

本文采用严格的一阶耦合波理论，对矩形光栅的衍射特性进行了分析，给出了ＴＥ模和ＴＭ模同时具有很高的衍射效率时的光栅结构．计算表明：只有在满足Ｂｒａｇｇ衍射条件时，ＴＥ模和ＴＭ模才能达到峰值衍射效率．为了验证理论与编制程序的正确性。

电场边缘效应对液晶光栅特性的影响

建立了液晶光栅与等效矩形光栅之间的理论模型,且计算了零级衍射效率和槽深h的理论数据。将实验数据与理论模型进行比较,得到了考虑电场边缘效应时的修正系数α和槽深h的修正计算公式,通过修正公式得出了槽深h和占空比修正值Δρ的图形,最后分析了电场边缘效应对液晶光栅衍射特性的影响。当电控液晶光栅ρ=0.5:光线正入射时进行实验测试,发现由于电场边缘效应,液晶光栅偶级衍射出现,并分析了随着电压的变化,边缘效应对液晶光栅衍射效率、相位差、占空比修正值Δρ及槽深h变化的影响。

高效平面全息衍射光栅的获取方法

从全息衍射光栅的制作原理出发 ,介绍了全息光栅的主要制作方法 ,并与刻划光栅对比分析了全息衍射光栅的诸多优点。通过利用光栅设计的耦合波理论对全息衍射光栅槽型、槽深及槽间距等进行了优化设计 ,同时利用离子束刻蚀技术获得了高效率全息光栅。

基于BSO晶体反射式全息光栅的振动测量系统

以光折变晶体硅酸铋(BSO)为记录介质,构建了基于反射式全息光栅零差干涉振动测量系统。系统中的参考光与被振动信号调制的信号光以反射式记录全息的方式射入BSO晶体,在晶体内干涉形成反射式动态全息并实时衍射,通过对信号光的透射光和参考光的衍射光所形成的干涉信号进行解调即可得到所测的振动信号。研究了两入射光束夹角、光强比、晶体晶向等测量条件对系统测量灵敏度的影响,分析了耦合增益与测量灵敏度的关系。结果表明,以压电陶瓷(PZT)为被测对象时,系统最高可探测到频率为360kHz的振动信号。分析显示:由于反射式全息降低了布拉格光栅的空间周期,提高了入射晶体的信号光和参考光的耦合效率,故其测量灵敏度高于透射式全息光栅振动测量系统。

对称面形光栅TE模的衍射特性

本文采用耦合波方法计算了对称面形光栅的衍射效率，分析了光栅截面面形为正弦、三角形、矩形、梯形光栅衍射效率与光栅周期、沟槽深度的关系，计算了光栅的峰值衍射效率．理论计算表明：合理地选择光栅周期、沟槽深度，对称面形光栅都可以达到很高衍射效率，接近１００％；

双波长非水溶性光致聚合物全息光栅的研究

介绍了一种对488 nm蓝光和632.8 nm红光均敏感的双色非水溶性光致聚合物制成的二重全息光栅。理论分析得出此光栅的分辨率>5 000 line/mm,温度变化时中心波长的漂移几乎为零。实验仪器测得光栅的衍射效率最高达到90%以上,而且该光栅具有成本低和一次成型的优点,适合制作波分复用器。与单波长的二重光栅相比,它解决了由于光的相干性出现的串扰问题,串扰更小,所以在制作光栅时两束光不但可以选择角度入射也可以选择平行入射,同时具有良好的波长选择性和角度选择性。

变波长读出条件下光折变局域体全息光栅的衍射性质

利用二维耦合波理论,研究了用短波长记录全息光栅而用通讯波段内的长波长读出时,用于90°结构垂直读出平板型的光折变局域体全息光栅的衍射性质·讨论了局域体全息光栅的几何尺寸对其衍射效率及光栅布喇格选择性的影响·结果表明,随着光栅的纵向和横向尺寸的增加,光栅的衍射效率也逐渐增加·当光栅的纵向和横向尺寸发生改变但光栅的总面积不变时,光栅衍射效率保持不变·此外,随着光栅尺寸的增加光栅的布喇格选择性越好·在利用短波长记录全息光栅而用长波长读出的光学器件设计过程中,为了获得最佳的衍射效率及其布喇格选择特性,应当根据要求合理地设计光栅的几何尺寸·

红敏明胶全息记录材料的配方优化及成像机理研究

从提高亚甲基蓝敏化红敏明胶材料的感光灵敏度入手 ,优化材料配方 ,改进后处理工艺 ,获得了感光速度快、灵敏度高的红敏实验配方 .实验中制作出了高衍射效率和信噪比的体积全息光栅和反射全息图 .同时对该红敏明胶配方的感光成像机理进行了初步探讨 .

顺电相KTN晶体中相位栅的衍射效率分析

为了在应用中提高读出光的衍射效率,必须合理选择参量。采用将KOGELNIK的耦合波理论与Kukhtarev方程相结合,可以得出顺电相KTN晶体中透射型相位栅衍射效率的解析式。对影响光栅衍射效率的各因素进行计算分析,发现衍射效率对入射角、晶体厚度以及外加电场的变化敏感,而45°入射角附近出现较宽的高衍射区。另外,晶体的吸收对衍射效率的影响可以忽略。结果表明,该计算分析有助于在实践中调整参量以获得较高的读出光衍射效率。

应用等效规则优化法设计光通信光栅

基于光栅电磁场理论,应用光栅等效规则计算光栅槽形初始值、结合衍射效率等高线法优化设计光栅槽形,给出了具有几何对称中心的任意槽形光栅.以全息工艺上易于制作的正弦、矩形和两种梯形典型槽形光栅为例进行优化设计,结果表明,正弦槽形光栅C波段TM波衍射效率理论峰值为95%,测量值为92%.较互易定理优化方法,等效规则优化法拓宽了光通信光栅的制作方法、降低了制作难度,为全息方法制作光通信光栅提供了理论依据.

高频高衍射效率H-PDLC体全息光栅的研究

H- PDLC体全息光栅可使光栅的衍射能量集中到非零级的衍射级次上 ,大大提高衍射效率。实验表明 ,不同的材料配方比例、干涉光夹角、PDLC的膜厚、曝光时间均对H-

利用傅里叶合成法改变全息光栅的槽型结构

全息光栅在很多分光仪器中有着广泛的应用．全息光栅在应用中，显示出很多优于刻划光栅的特性．然而，由于制作全息光栅的方法不同，会得到不同的光栅槽型结构．一般的全息光栅具有正弦形结构，其衍射效率低于刻划光栅的衍射效率．笔者介绍了利用傅里叶合成法制作具有近似锯齿形槽型的全息光栅，其＋ １ 级的衍射效率超过５０％

非对称全息方法制作闪耀光栅的模拟与分析

为了实现全息方法制作闪耀光栅,在对称全息光栅制作方法的墓础上,设计了一种非对称光路进行曝光。模拟了特定显影条件下光栅槽形及其衍射效率光谱,并与理想三角形闪耀光栅比较。结果表明:模拟槽形具备闪耀光栅槽形特征,其正一级衍射效率谱线与相应闪耀光栅非常接近。

全息光学头中 HOE 设计研究

分析了全息光学头的系统结构及伺服机理，对关键元件ＨＯＥ槽纹的轮廓进行优化设计，在保持光学头性能不变的情况下。

用于平面波导的体全息光栅设计和制备

设计了一种不对称反射式体全息光栅以实现大角带宽和高衍射效率。讨论了记录角度和衍射效率的关系,获得几组衍射效率较高的记录角度的组合。分析这些组合的角带宽,确定记录角度。采用全息干涉法制备了体全息光栅。实验结果表明:在记录角度是10°和59°时,角带宽为24°,衍射效率为90%,但峰值波长出现偏移,调整记录角度以改善波长偏移。设计的体全息光栅具有较大角带宽的同时,保持了较高的衍射效率,具有较高的实际应用价值。

光聚合物中全息光栅的温度依赖性研究

在Polyacrylic Acid（PPA）光聚合物中用双光束相干的方法成功地写入了全息光栅，用He-Ne激光器作为探测光对光栅的写入过程进行了实时监测．分两种情况重点研究了温度对光栅成栅过程的影响，一是在不同的温度下写入光栅；二是在室温下写入光栅，待光栅强度达到最高时再改变温度来研究温度对光栅的影响．实验中温度的变化范围为25℃～100℃．

二维聚合物分散液晶光栅的研究

实验采用两次曝光的方法,制备具有周期性格子结构的聚合物/液晶二维光栅。通过对二次曝光法的最佳曝光光强和曝光时间探索研究,确定最优条件,制备二维结构的聚合物分散液晶光栅。实验结果表明,该光栅在偏光显微镜和原子力显微镜下液晶和聚合物在二维空间上呈周期性分布,其衍射图样为空间点阵且衍射效率可以利用电场进行调节。

多光束全息互连元件效率的理论分析

多光束全息互连元件往往需要大量的耦合波方程才能描述。本文通过分析记录时生成的互调制光栅的性质及其对衍射的影响,对问题进行适当的简化。通过解不同条件下的耦合波方程、分别给出了多光束全息图在各种不同情况下的衍射效率的近似解析表达式,展示了衍射效率与各实验参量之间的关系。为进一步研究多光束全息互连元件的性质、比较各种条件下的效率以及各参量对总体效率的影响,提供了方便。