一種反射型體全息光柵參數獲取的方法
2023-06-14 14:59:36
專利名稱：一種反射型體全息光柵參數獲取的方法
技術領域：
本發明涉及光柵檢測應用技術領域，特別涉及一種反射型體全息光柵參數獲取的方法。
背景技術：
光柵是一種具有周期性的空間結構或光學性能(如透射率、折射率)的衍射屏。體全息圖就是通過兩束光在記錄介質內幹涉使光折變介質內部的折射率發生周期性變化規律而形成的，因此體全息圖就是一種光柵。當兩束光從記錄介質兩側入射時，便形成反射型體全息光柵。
反射型體光柵是一種重要的光學元件。因其具有較高的衍射效率，很好的角度選擇性和波長的選擇性。目前已廣泛應用於反射式窄帶濾光片、光束相干或非相干合成、光纖雷射器或半導體雷射器輸出光束質量優化，以及光束時、空域整形等領域。在利用反射型體光柵進行實際器件設計時，首先要準確知道其光柵周期A、光柵傾斜角、光柵折射率調製度H1和有效厚度8等光柵參數。參照圖I。
對於光柵周期A、光柵傾斜角Cj5的確定，目前主要是依據光柵寫入條件，利用寫入光的光波波矢與光柵波矢在布拉格衍射條件下，滿足平行四邊形法則來進行推算的。而在寫入條件未知時，現有方法沒辦法得出光柵周期及光柵傾斜角。對於光柵折射率調製度 Ii1和有效厚度8，姜根山等利用不同於寫入光波的光波作為讀出光波得到體全息光柵的衍射效率曲線，進而利用衍射效率零點對應的布拉格偏移角所滿足的條件，求出光柵折射率調製度Ii1和有效厚度8 (姜根山，鄒立熊，姜玲珍等，「體相全息光柵折射率調製度的一種結算方法」哈爾濱工業大學學報，1992，24 (4) 38-42)，但是該方法是在計算的過程中，利用了寫入光波條件下的布拉格角。而且，他只是討論了非傾斜透射式體全息光柵這一特殊情況。而對於一般的反射式體全息光柵參數的測量沒有提及。
對於寫好的光柵介質，還需要顯影、定影等化學處理，導致記錄介質厚度產生不定量的收縮或膨脹。同時引起光柵周期及光柵傾斜角等參數的改變。此時，利用寫入條件確定光柵參數缺乏嚴密性，這樣就很難針對實際器件進行準確的理論設計，給反射式體全息光柵的實際應用帶來了很大的困難
發明內容
要解決的技術問題
為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種反射型體全息光柵參數獲取的方法，
技術方案
一種反射型體全息光柵參數獲取的方法，其特徵在於步驟如下
步驟I :以任意波長的兩束光束X i和X 2分別照射待測量反射型體全息光柵並發生衍射，測量波長^和X2所對應的角度選擇性曲線，分別得到波長^和X2對應的衍射效率角度選擇性曲線；步驟2 :根據^和X 2對應的衍射效率角度選擇性曲線得到布拉格匹配條件下的入射角，即、!的衍射效率最大處對應的入射角Q :和、2的衍射效率最大處對應的入射角
02；步驟3 :根據折射定律，計算出布拉格匹配條件反射型體全息光柵對應的入射角Vki 和 Vk2 :sin 0 Jsin Vei = n0sin 0 2/sin VE2 = n0其中Iltl為反射型體全息光柵平均折射率。步驟4 :利用布拉格匹配條件下介質中入射角與光柵傾斜角的關係式A1Z^2 =cos ( ￥E1-4>)/ cos ( ￥ R2- 4)),計算出光柵傾斜角
權利要求
1.一種反射型體全息光柵參數獲取的方法，其特徵在於步驟如下 步驟I:以任意波長的兩束光束^和X2分別照射待測量反射型體全息光柵並發生衍射，測量波長^和X2所對應的角度選擇性曲線，分別得到波長^和入2對應的衍射效率角度選擇性曲線；步驟2:根據^和X2對應的衍射效率角度選擇性曲線得到布拉格匹配條件下的入射角，即X1的衍射效率最大處對應的入射角9 :和的衍射效率最大處對應的入射角0 2 ；步驟3 :根據折射定律，計算出布拉格匹配條件反射型體全息光柵對應的入射角Vki和Vr2 sin 0 Jsin ￥E1 = n0sin 0 Jsin VE2 = n0 其中％為反射型體全息光柵平均折射率。
步驟4:利用布拉格匹配條件下介質中入射角與光柵傾斜角的關係式\ J \ 1 =cos ( ￥E1-4>)/ cos ( ￥ R2- 4)),計算出光柵傾斜角小=￥E2-arctan {[cos ( Vei- ￥E2) \ 2]/sin ( Vei- ￥E2)}； 步驟5:計算光柵周期A = A 1/2n0cos(4)-￥E1)； 步驟6:以X1(或X2)作為計算光柵折射率調製度及光柵有效厚度的讀出光束，以該讀出光束衍射效率角度選擇性曲線上與主峰值緊鄰的兩個衍射效率零點對應的入射角0_:與0_2，並利用折射定律將上述入射角換算到光柵介質內所對應的入射角U^1 =arcsin (sin 0—i/rio)，v_2 = arcsin (sin 0 _2/n0)； 步驟7:計算光柵厚度5 = 2;r，其中 nI = V(9^i2 - 4 2) / (9af - Aa22)；b1 = [(2 31 / 入)(308(4)-V-i) _(31 入 J A2n0]/[2(COS V—f (入 J An0) cos ￠)]；b2 = [ (2 / 入)cos ( - V -2) — ( n 入 / A 2n0] / [2 (cos V _2_ (入 / A n0) cos )]；ax = n I Xy ^jcos y/_x (cos y/_x -(/I1 / An0) cos ￠)；a2 =TT I \ ^jcos y/_2 (cos y/_2 - (/I1 / An0) cos ￠)。
2.根據權利要求I所述反射型體全息光柵參數獲取的方法，其特徵在於步驟5計算光柵周期 A =入 2/2n0cosO-VK2)。
全文摘要
本發明涉及一種反射型體全息光柵參數獲取的方法，利用不同讀出波長的布拉格匹配條件之間的關係，通過布拉格匹配條件下，入射角度與光柵傾斜角之間的關係公式以及布拉格角與光柵周期的計算公式，得到光柵周期和光柵傾斜角。利用選定的某一讀出波長得到的衍射效率曲線上的兩個衍射效率零點處對應的入射角，並將得到的兩個角度以及上述步驟中得到的光柵周期及光柵傾斜角分別代入到衍射效率公式中，即可得到光柵折射率調製度和有效厚度。
文檔編號G01M11/02GK102620908SQ201210074630
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月20日 優先權日2012年3月20日
發明者吳冰靜, 姜宏振, 張顏豔, 王駿, 趙建林, 邸江磊, 陳鑫 申請人:西北工業大學