幾種介質(zhì)光柵的衍射特性研究.pdf

1、本文的研究工作主要是解決光柵應(yīng)用中的正問題，即根據(jù)光柵的幾何參數(shù)、物理參數(shù)和必要的入射場(chǎng)信息，確定光柵的衍射行為。具體點(diǎn)說，就是用嚴(yán)格矢量耦合波理論和標(biāo)量衍射理論來研究光柵的衍射問題，建立光柵衍射問題的分析工具，并對(duì)分頻光柵、光束取樣光柵和偏振光柵進(jìn)行較為詳細(xì)的研究。主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面： 1.光柵基礎(chǔ)知識(shí)的歸納和推導(dǎo)。 本文對(duì)光柵的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行了一次較為全面的歸納，具體包括光柵的分類、基本性質(zhì)(即色散、分束、偏振和

2、位相匹配)、Rayleigh展開式、互易定理、等效規(guī)則、反?，F(xiàn)象和相位移動(dòng)定理；并推導(dǎo)出了廣義光柵方程、廣義色散公式、光柵約束不等式和一些常見光柵的標(biāo)量衍射效率，給出了求算標(biāo)量衍射效率，包括其解析式的通用方法。這些性質(zhì)和理論對(duì)光柵的設(shè)計(jì)和應(yīng)用具有較大的價(jià)值。 2.嚴(yán)格矢量耦合波理論的研究和光柵分析軟件的編制。 傳統(tǒng)的標(biāo)量衍射理論不能解決亞波長(zhǎng)區(qū)和共振區(qū)的光柵衍射問題，必須求助于矢量衍射理論。嚴(yán)格矢量耦合波理論是目前較常用

3、的一種光柵矢量算法，本文詳細(xì)推導(dǎo)了嚴(yán)格耦合波理論用于求算一維矩形光柵和任意面形光柵的各個(gè)步驟，采用增強(qiáng)透射矩陣算法解決其用于多層結(jié)構(gòu)時(shí)的不穩(wěn)定性，并對(duì)最終的矩陣結(jié)果進(jìn)行了變形，使之利于求解。然后在此基礎(chǔ)上編譯了光柵分析軟件DiffGrating1.0，該軟件無需安裝，可以直接在Windows平臺(tái)上運(yùn)行，是一個(gè)綠色軟件。并且軟件界面友好，功能較為強(qiáng)大，不但能計(jì)算正弦光柵、對(duì)稱三角形光柵、對(duì)稱梯形光柵、鋸齒光柵和任意面形光柵在給定參數(shù)下的衍

4、射效率，而且還能繪制上述光柵的衍射效率與入射角、波長(zhǎng)、周期、刻槽深度的關(guān)系曲線圖。與著名的光柵軟件GSOLVER4.20的試用版相比，DiffGrating1.0具有運(yùn)算速度快，收斂性高等優(yōu)點(diǎn)。 3.分頻光柵、光束取樣光柵和偏振光柵的研究。 分頻光柵和光束取樣光柵是ICF(慣性約束聚變)終端光學(xué)元件的重要組成元件，其研究得到了各國(guó)光學(xué)界的重視。本文研究了分頻光柵和光束取樣光柵的衍射特性以及它們的加工工藝，分析了工藝中的難