全息光柵的設(shè)計(jì)制作

1、1- U=Uej2K10U=U+U12i=U2=uu=U22+ej2Ksin0-sin0“sin0-sin0)1九2x+e-j2K1九2x=2U21+cos2兀0sin0sin0)x九丿丿,(sin0sin0)=4U2cos2兀14x九丿由干全息光柵常數(shù)d由下式確定:全息光柵的設(shè)計(jì)制作光柵是重要的分光元件之一，由于它的分辨率優(yōu)于棱鏡，因而許多光學(xué)儀器中都采用光柵代替棱鏡作為分光的主要元件，如單色儀、光譜儀、攝譜儀等。此外，光柵在現(xiàn)代光學(xué)中的應(yīng)用日趨廣泛，如光通信中用作光耦合器、光互連中用作互連元件、激光器用作選頻元件、光信息處理用作編碼器、調(diào)制器、濾波器等等。全息光柵制作技術(shù)是20世紀(jì)60年代

2、隨著全息技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的，因其具有傳統(tǒng)刻劃光柵所不具備的一些優(yōu)點(diǎn)而受到人們的重視。目前，全息光柵在某些方面已經(jīng)取代刻劃光柵，在光柵家族中占有了一席之地。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握用全息方法制作光柵的基本原理；2、掌握全息實(shí)驗(yàn)光路的基本調(diào)節(jié)方法和一維光柵的制作技巧；3、了解全息光柵的基本特性和測(cè)試方法；4、初步了解全息記錄介質(zhì)鹵化銀乳膠的特性和干板的處理方法。實(shí)驗(yàn)儀器全息防震平臺(tái)（2mX1.5m）,He-Ne激光器，反射鏡（若干），分束鏡，針孔濾波器，干板架，全息干板。實(shí)驗(yàn)原理一全息光柵制作原理由光的干涉原理可知，兩束平行的相干光干涉，干涉場(chǎng)是一組明暗相間的等間隔的平面族，其周期由兩束平行光的夾角和光波

3、波長(zhǎng)所確定。若將全息記錄干板置于該干涉場(chǎng)中，則干板上記錄到的干涉條紋將呈等間隔的平行直線條紋，這就是全息光柵。設(shè)兩束平行光與光軸的夾角分別為8|和e2,光波波長(zhǎng)為入，顯然，干板記錄的全息光柵的透射率應(yīng)該呈余弦函數(shù)分布，稱為余弦光柵。sin0csin0九1x;U=Ue心九2x;20sin0sin0、e心Jx+e心九2xsin0sin01sin0sin0D兀i2d=兀f=i2;sin0sin0沁-九od九12L光柵法線/0是光柵空間頻率，表征了光柵線密度特性，其單位通常用“l(fā)p/mm”（lp表示“線對(duì)”，指一條亮紋和一條暗紋構(gòu)成的一個(gè)“線對(duì)”，對(duì)應(yīng)光柵的一個(gè)周期）。可見(jiàn)，要想提高全息光柵的線密度，

4、只需增大兩束平行光的夾角。二光柵的空間頻率的測(cè)量原理在光柵有效使用寬度確定的情況下，光柵的分辨率主要取決于光柵的空間頻率f0，因而通常把光柵的空間頻率（也稱光柵的線密度）作為表征全息光柵分辨率特性的一個(gè)重要指標(biāo)。光柵空間頻率的測(cè)量是利用分光計(jì)測(cè)量光柵的一級(jí)衍射角叭，然后由光柵方程式（2）計(jì)算而得Dsin0=K九;取K=1；f102）1sin0=1D九實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一、光路的設(shè)計(jì)與排布1、設(shè)計(jì)：根據(jù)全息光柵的制作原理，自行設(shè)計(jì)記錄一個(gè)空間頻率為f0200lp/mm的全息光柵的實(shí)驗(yàn)光路。要求將光路圖畫在報(bào)告上，并說(shuō)明設(shè)計(jì)思路。光路設(shè)計(jì)的原則是：1）充分利用全息防震平臺(tái)的面積1.5mxl.2m，光路的排布

5、應(yīng)以方便操作為宜；2）選取合適的路徑，使相干光束達(dá)到等光程。2、光路的排布：根據(jù)所設(shè)計(jì)的光路圖，在防震臺(tái)上排布光路。請(qǐng)把光路排布中遇到的問(wèn)題、解決的思路和辦法寫在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。光路排布的原則是：1）各光學(xué)元件必須調(diào)到共軸，光束走向應(yīng)相對(duì)于臺(tái)面保持平行，以獲得一致的偏振態(tài)，避免相干不完全；2）根據(jù)要求的光柵線密度，計(jì)算兩束相干光的夾角ei+e2,并按照計(jì)算值排布光路；3）全息干板應(yīng)與兩光束對(duì)稱放置；4）選取合適的分束鏡分束比，以及合適的擴(kuò)束鏡倍數(shù)，以獲得合適的光強(qiáng)比（光強(qiáng)比通常取1：1，以便獲得較高的衍射效率）；5）針對(duì)不同倍數(shù)的擴(kuò)束鏡，選用相匹配的針孔濾波器；6）所有夾持光學(xué)元件的支架必須保持穩(wěn)

6、定，不得有絲毫震動(dòng)。二、記錄一維全息光柵利用排布好的光路，制作一塊一維全息光柵。1、本實(shí)驗(yàn)使用天津I型銀鹽干板；2、選取合適的曝光時(shí)間tE，經(jīng)試驗(yàn)約為15秒。E3、將銀鹽干板安裝在干板架上，感光膠面應(yīng)背向物光方向，干板在干板架上被夾持應(yīng)穩(wěn)固不搖晃；4、曝光前需靜臺(tái)兩分鐘，曝光過(guò)程中應(yīng)保證全息防震臺(tái)穩(wěn)定，室內(nèi)空氣平穩(wěn)，無(wú)大的氣流運(yùn)動(dòng)；5、銀鹽干板應(yīng)嚴(yán)格避光操作，待定影結(jié)束后才可見(jiàn)白光。三、銀鹽干板的后處理對(duì)曝光后的干板進(jìn)行化學(xué)處理，應(yīng)嚴(yán)格按常規(guī)的暗室操作規(guī)則進(jìn)行，具體處理步驟如下：1、在D-19顯影液中顯影，溫度200C，時(shí)間2分鐘左右；2、清水中輕涮一遍；3、用F-5定影液定影，時(shí)間5-10分鐘；4、流水沖洗20分鐘以上；5、自然晾干或吹干；6、為了提高全息光柵的衍射效率，后處理過(guò)程可增加“漂白”過(guò)程，使全息光柵由振幅型轉(zhuǎn)化為位相型，此過(guò)程可在4、5兩步之間進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)室提供配制的R-10漂白液。四、一維光柵的特性測(cè)量1測(cè)量全息光柵的線密度f(wàn)0：用分光計(jì)測(cè)量本實(shí)驗(yàn)制作的光柵樣品的線密度?？捎霉療糇鞴庠?，利用綠色譜線作已知其波長(zhǎng)（久=546.1nm）。請(qǐng)自行設(shè)計(jì)測(cè)量方法和計(jì)算公式。測(cè)量全息光柵的角色散：按照角色散的定義,利用鈉黃雙線（589.6nm、589.0nm）或汞黃雙線（576.98、5