閃耀光柵報告

1、閃耀光柵的特性分析閃耀光柵的特性分析及其應(yīng)用及其應(yīng)用匯報人：匯報人：2022年年4月月7日星期四日星期四分析基礎(chǔ)分析基礎(chǔ)閃耀光柵的工作原理閃耀光柵的工作原理閃耀光柵的光強(qiáng)分析閃耀光柵的光強(qiáng)分析閃耀光柵的應(yīng)用現(xiàn)狀閃耀光柵的應(yīng)用現(xiàn)狀 分析基礎(chǔ)分析基礎(chǔ)分析基礎(chǔ)分析基礎(chǔ)光的干涉與衍射光柵與光柵方程光譜線干涉衍射兩列或幾列光波在空間相遇時相互疊加，在某些區(qū)域始終加強(qiáng)，在另一些區(qū)域則始終削弱，形成穩(wěn)定的強(qiáng)弱分布的現(xiàn)象。光在傳播過程中，遇到障礙物或小孔時，光將偏離直線傳播的途徑而繞到障礙物后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象。分析基礎(chǔ)分析基礎(chǔ)分析基礎(chǔ)分析基礎(chǔ)光柵：光柵： 由大量等寬等間距的平行狹縫構(gòu)成的光學(xué)器件，它能使入射光的振

2、幅或相位，或者兩者同時產(chǎn)生的周期性空間調(diào)制。分析基礎(chǔ)分析基礎(chǔ)光柵方程：光柵方程： kid)sin(sind 光柵方程反映了光柵結(jié)構(gòu)與光的入射角和衍射角之間關(guān)系，表示一定波長的光在某些角度上產(chǎn)生主極大。分析基礎(chǔ)分析基礎(chǔ)干涉衍射光柵光譜 光譜級次低，光強(qiáng)大光譜級次高，分辨本領(lǐng)、色散本領(lǐng)大一對一對矛盾矛盾閃耀光柵的閃耀光柵的工作原理工作原理2022年4月7日星期四閃耀光柵的工作原理閃耀光柵的工作原理 普通光柵之所以中央零級主極大沒有色散，卻占據(jù)絕大部分光能，零級光譜無分光效應(yīng)，是由于干涉零級主極大與單縫衍射主極大重合，而這種重合起因于干涉和衍射的光程差均由同一衍射角決定，這對應(yīng)用是非常不利的。定向分

3、光定向分光 閃耀光柵的一個平面是鋸齒面時，入射光照射使得干涉和衍射零級主極大不再重合，而是將衍射零級主極大集中到某一級光譜上去，從而實現(xiàn)了絕大部分光能的轉(zhuǎn)移，形成閃耀。閃耀光柵的工作原理閃耀光柵的工作原理原理公式原理公式閃耀光柵的零級譜線中，應(yīng)滿足條件：0sinsini單個槽面衍射零級主極大對應(yīng)入射反方向：kdsin2（以垂直槽面入射為例）當(dāng)k=0 時，零級光譜不分光，此時光柵鋸齒面可看作一面反射鏡；當(dāng)k=1 時，對應(yīng)的光波波長 ，這就是一級閃耀波長，也稱中心波長，此時光強(qiáng)分布的極大值正好對應(yīng)在中心波長上，閃耀光柵中 （鋸齒斜面寬度），在中央衍射中只有一級光譜存在。（主閃耀條件）Bad 閃耀光

4、柵的工作原理閃耀光柵的工作原理一般情形下的閃耀波長一般情形下的閃耀波長i代入原始光柵方程：dkiiB/)2sin(sin得到閃耀波長：kidB/ )cos(sin2 當(dāng)k=1 時，產(chǎn)生1級閃耀波長，并且1級閃耀波長的其他級次（包括零級）的光譜都幾乎和單槽面衍射極小位置重合，致使這些級次上的光強(qiáng)度被調(diào)制的很小，絕大部分的光能轉(zhuǎn)移并集中到一級光譜上。 閃耀光柵的閃耀光柵的光強(qiáng)分析光強(qiáng)分析2022年4月7日星期四閃耀光柵的光強(qiáng)分析閃耀光柵的光強(qiáng)分析 光強(qiáng)計算光強(qiáng)計算：（平面波入射）利用多縫夫瑯禾費衍射性質(zhì)：ISI)(I 是單縫夫瑯禾費衍射的光強(qiáng)分布函數(shù)S 是各縫之間光強(qiáng)互相干涉的因子其中：21)(N

5、nqypxiknneS 由普通光柵的光強(qiáng)分布計算出發(fā), 根據(jù)多縫夫瑯禾費衍射的性質(zhì)直接求出各縫之間的干涉因子, 從而求出閃耀光柵的光強(qiáng)分布。那么在單縫（本文中為單個槽面）反射產(chǎn)生的衍射光強(qiáng)分布可以具體化：20sinII其中：)sin(sina閃耀光柵的光強(qiáng)分析閃耀光柵的光強(qiáng)分析 yxo建立如圖坐標(biāo)系：相鄰的兩個縫對應(yīng)位置的坐標(biāo)差分別為：01xcos2dx cos) 1(dNxn01ysin2dy sin) 1(dNyn閃耀光柵的光強(qiáng)分析閃耀光柵的光強(qiáng)分析 yxo在同個坐標(biāo)系下：x、y上的方向余弦為sinsinpcoscos q那么：2121)(sin) 1)(cos(coscos) 1)(si

6、n(sinexpNnNnqypxikdndnikeSnn閃耀光柵的光強(qiáng)分析閃耀光柵的光強(qiáng)分析 2/ )sin(sinsin 2/ )sin(sinsin11)sin(sin) 1(exp)sin()sin() 1(expsin) 1)(cos(coscos) 1)(sin(sinexp2221)sin(sin)sin(sin212121ikdiNkdeeidnikdnikdndnikSNniikdiNikdNnNnNn閃耀光柵的光強(qiáng)分析閃耀光柵的光強(qiáng)分析 光強(qiáng)分布光強(qiáng)分布：（平面波入射）)sin(sina)sin(sin2/)sin(sinidikd其中：220sinsinsinNII表示槽面

7、兩端光線光程差的一半表示相鄰槽面對應(yīng)位置光程差的一半閃耀光柵的光強(qiáng)分析閃耀光柵的光強(qiáng)分析 選一級閃耀波長作為入射光波，平面光垂直光柵宏觀平面射， ，此時，衍射一序光譜如圖：光強(qiáng)分布二維圖光強(qiáng)分布二維圖0i0)sin(sina1sin20220)sinsin()sin(sinsinsinsin)(ddNINII閃耀光柵的光強(qiáng)分析閃耀光柵的光強(qiáng)分析 同時，單槽面衍射單槽面衍射圖樣和多槽面干涉多槽面干涉圖樣如下圖： 單槽面衍射零級主極大正好落在一級光譜線上，而該波長的其他級次都落在了衍射零點位置形成缺級，所以僅有一序光譜出現(xiàn)。閃耀光柵的光強(qiáng)分析閃耀光柵的光強(qiáng)分析 當(dāng)以二級閃耀波長入射時，情形如圖：若

8、以，三級、四級閃耀波長入射時，情形類似。 適當(dāng)控制入射光波范圍，可以使閃耀光柵衍射圖樣中僅有1 級光譜存在，它將以一級閃耀波長為中心展開，實現(xiàn)了光譜在展開的同時獲得較大強(qiáng)度。 閃耀光柵的閃耀光柵的應(yīng)用現(xiàn)狀應(yīng)用現(xiàn)狀2022年4月7日星期四閃耀光柵的應(yīng)用現(xiàn)狀閃耀光柵的應(yīng)用現(xiàn)狀 1、光柵單色儀、光柵單色儀 精密光柵單色儀是掃描式發(fā)射光譜儀器的關(guān)鍵光學(xué)部件, 同時也是一種光電一體化的分光儀器.光柵單色儀利用閃耀光柵作為分光元件,將入射的復(fù)色光分解為分布于全波段的可供任意選擇的光譜寬度很窄的單色光.其突出的優(yōu)點是波段的范圍寬廣, 在全波段色散均勻, 單色光的波長可以達(dá)到非常準(zhǔn)確的程度。2、光通信領(lǐng)域、光通信領(lǐng)域 多波長復(fù)合光信號聚焦在微閃耀光柵上, 光柵對不同波長的光衍射角不一樣, 于是可以把復(fù)合信號在空間上分離為不同波長的分量。閃耀光柵的應(yīng)用現(xiàn)狀閃耀光柵的應(yīng)用現(xiàn)狀 3、精密測量、精密測量 光柵作為精密測量的一種工具, 由于它本身具有的優(yōu)點, 已在精密儀器、坐標(biāo)測量、精確定位等多個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用.閃耀光柵可用于位移測量、轉(zhuǎn)角測量、光學(xué)三維測量、溫度測量等。4、顯示技術(shù)、顯示