VCD和DVD用全息光栅衍射效率的分析_梁万国

(入射波)
0
Reflected waves
(反射衍射波)
-1 dn n d Λ ε +1 -1 0 z Transmitted waves
(透射衍射波)
3
θ ε
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ε ε
3
1
Region 1(区域 1) x Region 2(区域 2) Region 3(Q 区域 3) 区 域
图1.表面浮雕光栅的结构

i
ri
ti
光栅的标量衍射理论
设单个周期的振幅透过率用函数f(x)表示， 则整个光栅的透过率函数是： 1 x （11） T ( x ) f ( x ) comb ( )
对(11)式进行傅里叶变换得到：
1 F T ( x ) F ( ) comb ( )
3λ 0.0025 2 0.0099 9 0.0385 0 0.0818 0 0.1360 0
5λ 0.0024 4 0.0097 0 0.0380 0 0.0810 0 0.1350 0
7λ 0.0024 2 0.0096 0 0.0374 0 0.0806 0 0.1350 0
10λ 0.0024 1 0.0095 6 0.0373 0 0.0804 0 0.1350 0
• 对于不同类型的光栅往往用不同的理论来 分析计算它们的衍射效率
• 这些理论一般可以划分为二大类：一是标 量衍射理论；一是矢量衍射理论。已有许 多专著详尽地介绍了标量衍射理论。矢量 衍射理论是分析光栅衍射的严格方法，其 可以分为两大类：积分方法和微分方法。 在微分方法中，严格耦合波理论和模态理 论是两种最广泛使用的分析方法，有报道 指出这两种方法实质上是等价的。

光栅的衍射效率与偏振的关系嘿，朋友们！今天咱们聊聊那个老生常谈但又让人好奇不已的问题——光栅的衍射效率和它跟偏振有什么关系。

别急，让我用我那充满智慧的小脑袋瓜儿来慢慢道来。

想象一下，你手里有个小镜子，这镜子可神奇了，它能把光线照得七彩斑斓。

但你知道吗？这镜子可不是随便照一照就行的，它还能决定光线是怎么走的，这就是我们今天要聊的“光栅的衍射效率”和“偏振”。

首先来说说光栅的衍射效率。

这个效率啊，就像是镜子的反射能力，决定了光线经过后是什么样子的。

就像你玩游戏时，选的角色越厉害，打得敌人越惨。

光栅也是这样，它的效率越高，就能让更多的光被“捕捉”住，而不是像没头苍蝇一样乱窜。

再说说偏振，这可是个神奇的概念。

想象一下，阳光穿过云层的时候，有的光是直线前进的，有的却是绕着圈走。

这就是偏振在搞鬼。

在光栅面前，偏振就像是个调皮的孩子，一会儿往左跑，一会儿往右跑，让光线变得乱七八糟。

但好消息是，我们可以通过调整光栅的角度，让这些调皮的光乖乖地按照我们的心意走。

想象一下，你站在一片花海中，花瓣上的露珠在阳光下闪闪发光，就像无数颗小钻石。

这时候，你拿起一个光栅，轻轻地对着它们一照。

哦，那些露珠就像是被施了魔法一样，开始围着光栅转圈圈。

这就是光栅的衍射效率和偏振在起作用。

不过，光栅可不是简单的镜子，它还有更高级的功能。

比如，你可以用它来控制激光的方向。

想象一下，你正在玩激光枪，想让它直直地打出去，或者拐弯抹角地绕一圈。

这时候，你只需要调整光栅的角度，就能轻松实现目标。

光栅的衍射效率和偏振就像是光的魔术师，它们让光线变得五彩斑斓，也让我们能够随心所欲地操控光线。

虽然听起来有点复杂，但只要掌握了它们的奥秘，你就能成为真正的光学大师。

好啦，今天的分享到此结束。

如果你觉得有趣，不妨下次再来找我聊聊其他的光学知识吧！记得关注我哦，我会带来更多有趣的科普知识。

拜拜啦！。

光栅的衍射效率与偏振的关系嗨，朋友们，你们有没有注意到，当阳光穿过树叶时，那些漂亮的树叶就像魔术师一样，把阳光变成无数条小径。

这些小径，就是我们常说的光栅效应啦！今天，咱们就来聊聊光栅的衍射效率和它跟偏振有什么关系。

首先得说说什么是光栅。

简单来说，光栅就像是一块块小镜子，它们能像筛子一样让光线通过，但又不让光线跑掉。

想象一下，当你用放大镜看远处的景物，是不是也能感觉到那“嗖嗖”的声音？这就是因为放大镜里的小镜子们，让光线在经过的时候发生了偏转。

那么，光栅的衍射效率是什么意思呢？简单来说，就是光线穿过光栅后，能够被我们看得更清楚的程度。

就好比你拿着放大镜看东西，如果放大镜的镜片越密，光线就越少地逃逸出去，我们就能看得更清楚了。

说到偏振，大家可能会想到彩虹、太阳、甚至是天空中的星星。

没错，偏振就是光线的一种性质，它告诉我们光线是往哪个方向振动的。

想象一下，如果你的手电筒的光不是直直地照过来，而是有节奏地晃动，那么照射到的东西就会呈现出彩色的条纹，这就是偏振的效果。

现在，咱们来聊聊光栅的衍射效率和偏振之间的关系。

想象一下，如果你手上拿着一个放大镜，然后对着一片树叶照去。

你会发现，透过树叶的阳光分成了两道光，一道偏振了，另一道没有偏振。

这就像是光栅在起作用一样，它让一部分光线绕过自己，而另一部分则被挡住了。

这时候，你可能会说：“哎呀，我明白了，光栅就是通过让光线发生偏振，来增加我们能看到的细节。

”没错，这就是光栅的衍射效率和偏振之间的关键联系。

不过，光栅的衍射效率可不是越高越好哦。

如果光线太强，超过了光栅的承受能力，那么光线就会绕过光栅，变成其他的颜色，甚至消失不见。

所以，我们在使用光栅的时候，还得考虑光线的强度和光栅的特性。

总的来说，光栅的衍射效率和偏振就像是一对好搭档。

光栅能让光线发生偏振，增加我们能看到的细节；而偏振又能帮助我们更好地分辨出这些细节。

这样一来，我们就能在各种场合下，像魔法师一样，用光栅创造出美丽的光影效果啦！。

全息术解析光波干涉与衍射现象在现代光学中，全息术是一种基于光波干涉与衍射现象的高级光学技术。

通过使用全息术，可以将光波的相位和振幅信息完整地记录下来，并在后续的观察中进行重建。

全息术被广泛应用于三维成像、图像存储和显示等领域，为我们带来了许多重要的科学和技术进展。

光波干涉是指两个或多个光波的相遇产生的现象。

当两个光波的相位相同或相差等于2π的整数倍时，它们会互相增强，形成亮纹。

相反，当两个光波的相位相差等于(2n+1)π时，它们会互相抵消，形成暗纹。

在全息术中，通过将这种相位差信息记录下来，我们可以在后续的观察中还原出原始光波的全息图像。

光波衍射是指光波在通过孔隙或物体边缘时出现偏折和扩散的现象。

当光波通过一个窄的缝隙或孔洞时，它会向四周扩散，形成衍射图样。

这种扩散效应使得我们能够观察到物体的微小细节。

在全息术中，通过记录光波的衍射图样，我们能够在后续的观察中还原出物体的全息图像。

全息术的基本原理是将物体的光波信息通过干涉或衍射的方式记录在一块光敏介质上。

当这块光敏介质被光照射时，光波的相位和振幅信息将被记录下来。

在全息图形成之后，我们可以使用与原始光波相同的光束照射到全息图上，通过光的干涉或衍射效应，将记录下来的光波信息重建出来。

全息术有两种主要类型，即传统全息术和数字全息术。

传统全息术使用光敏材料作为记录介质，需要使用化学处理才能在干净的环境中观察到全息图像。

而数字全息术使用数字摄像机记录光波信息，并通过计算机处理和重建图像。

数字全息术具有实时处理和方便传输的优势，逐渐成为全息术的主流技术。

除了用于成像和显示，全息术还被应用于光学存储领域。

全息光盘是一种使用全息术记录和读取数据的介质。

与传统光盘相比，全息光盘能够存储更多的数据，并且具有更快的读取速度。

这使得全息光盘在信息存储和大容量数据传输方面具有巨大的潜力。

全息术的发展不仅推动了光学技术的进步，也为科学研究和工程实践带来了许多机遇。

它在医学成像、材料研究、人工智能等方面的应用也在不断拓展。

光栅光学全息图像处理的数值模拟与实验研究光栅光学是一种将光学和电子学相结合的技术，利用光的干涉现象将信息编码成光栅的形式，然后通过适当的光隔离和光探测手段恢复信息的过程。

其中，光栅是一种具有周期性结构的光学元件，可以把光分成若干平行的光束，并具有高光谱分辨率、高角度分辨率和高信噪比等优点，因此被广泛应用于光学成像、光学计量、光学存储等领域。

而全息图像处理是一种将三维物体信息编码成平面图像的技术，在光栅光学中经常被用来重建三维物体的形态和运动信息。

光栅光学全息图像处理主要有两种方式：傅里叶变换全息术和反射全息术。

前者根据傅里叶变换的性质，将物体的反射折射信息通过干涉条纹记录在全息平面上，然后通过傅里叶变换恢复出物体的信息；后者利用物体反射的光波阵列与参考光波阵列之间的干涉，通过光栅将干涉条纹的信息记录下来，然后通过光学重现技术恢复出物体信息。

然而，由于光栅光学全息图像处理过程中存在一系列的信号处理和光学重现环节，因此需要通过数值模拟和实验研究来深入理解其原理、优缺点及其在不同领域的应用。

下面分别从数值模拟和实验研究两个方面来探讨光栅光学全息图像处理的研究进展。

一、数值模拟研究1、计算机模拟计算机模拟是一种通过对光学系统的数学模型进行计算，从而得到光学系统的传播规律、成像特性等信息的方法。

在光栅光学全息图像处理中，计算机模拟主要是基于光传输理论、傅里叶光学理论和多层反射理论，通过光场传递函数（OTF）和光场重建算法来模拟全息图像的成像过程和图像质量。

例如，一些学者采用了快速傅里叶变换算法和逆变换算法，对模拟全息图像的图像质量进行了研究，得出了一些有价值的结论。

2、数值模拟软件随着计算机技术的发展，许多数值模拟软件被广泛应用于光学领域，其中包括光学系统仿真软件Zemax、光学全息图像处理软件Holofil、Matlab等。

这些软件能够模拟全息图像的光学传输过程、受噪声和失真影响下的图像质量、光栅的设计和参数优化等，为光栅光学全息图像处理的研究提供了强有力的数值分析工具。

光盘振动模态的电视激光全息测量与分析
光盘振动模态的电视激光全息测量与分析
采用激光全息(TV-holography)振动测试技术测量和分析了CD光盘的固有频率、模态振型以及模态分布情况.采用非接触声激励和非接触式激光全息摄像精确地测量出了CD光盘从零节圆到三节圆五节径的振动模态,最高模态频率达6 300 Hz.分析了节径振型和节圆振型间的关系和出现规律.结果表明:光盘的振型节线是由中心对称和轴对称的节径和节圆组成的,它们对应的振型也是中心对称和轴对称的;光盘的各阶固有频率是按一定的顺序排列的,节径和节圆的出现是有规律的,文中给出了表示这些规律的表达式.
作者：孟光作者单位：上海交通大学振动、冲击、噪声国家重点实验室,上海,200030 刊名：振动工程学报 ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF VIBRATION ENGINEERING 年，卷(期)：2004 17(1) 分类号：O322 O438.1 关键词：全息摄影测量 CD光盘振动模态分析。

全息光栅的原理及应用1. 引言在光学领域中，全息光栅是一种经典的光学元件。

它利用光的干涉原理来实现对光波的调制和解调，可以用于实现信息的存储、光学显微镜、光谱分析等多种应用。

本文将介绍全息光栅的原理和一些常见的应用。

2. 全息光栅的原理全息光栅的原理基于光的干涉和衍射效应。

它可以将光波分成两个互相垂直的波束，其中一个称为参考波，另一个称为物波。

当参考波和物波相交时，它们会产生光的干涉和衍射现象。

全息光栅通过改变物波的相位和振幅来调制光的干涉和衍射效应，从而实现对光波的调制和解调。

具体来说，全息光栅的制备过程包括以下几个步骤：1.选择适当的光敏材料：通常选择具有高光敏度和稳定性的材料，如全息光胶、硝酸纤维素等。

2.录制全息图：使用激光束将参考波和物波照射到光敏材料上，形成全息图。

在这个过程中，物体会对物波进行衍射，从而记录下物体的光场信息。

3.重建全息图：将参考波重新照射到光敏材料上，通过光的干涉和衍射效应重建物体的光场信息。

4.解调光场信息：使用适当的光学元件将重建的光场信息解析出来，得到物体的形状和信息。

全息光栅的原理可以通过数学模型进行描述，但出于简单和易于理解的目的，本文将不深入讨论数学模型。

3. 全息光栅的应用全息光栅作为一种高效、灵活的光学元件，具有广泛的应用领域。

以下是其中一些常见的应用：•全息光学存储器：全息光栅的制备过程中可以记录大量的信息，并且可以通过解调过程将信息完整地提取出来。

因此，全息光栅被广泛应用于全息光学存储器中，可以实现高容量、高速度的信息存储和读取。

•光学显微镜：全息光栅可以用于制备超分辨率的光学显微镜。

通过在全息光栅上记录样品的光场信息，并通过解调过程提取出样品的细节信息，可以获得比传统显微镜更高的分辨率。

•光谱分析：全息光栅可以通过分析光的干涉和衍射效应来分析样品的光谱特性。

通过将样品的光场信息记录在全息光栅上，并使用适当的光学元件解调，可以实现高分辨率的光谱分析。

体积相位全息光栅体位相型光栅因衍射效率高、无鬼线、低散射的特点，已广泛应用于天体光谱学、超快压缩脉冲的核聚变控制、波分复用等技术领域之中。

20 世纪90 年代末，在美国国家科学基金（NSF）资助下，凯撒（Kaiser）公司和美国国家光学天文台（NOAO）率先用重铬酸盐明胶（DCG）为记录介质，研制出大型天文望远镜中所用的尺寸达100 mm 的体位相全息透射光栅。

此后，美国、加拿大和比利时等国又陆续研制了单片更大尺寸的光栅及采用拼接技术制成的尺寸可达500 mm～1000 mm 的体位相全息VPHG比普通刻蚀光栅优点在于：1.高衍射效率低噪声2.制作相对简单3.可以灵活的改变其线性频率VPHG缺点:对角度和光谱具有选择性，当入射角固定时光栅描述低折射率调制其有效波长范围很短。

VPHG在设计和制造时的主要性能参数为：衍射效率、光谱范围、角范围、偏振特性。

光栅作为重要的衍射光学元件，光线经光栅后的衍射角为入射角和介质折射率的函数，满足经典的光栅衍射方程，VPHG的衍射效率与入射角、衍射角有关，当这种关系满足布喇格条件时，VPHG的衍射效率最高，理论上接近100%。

1． VPHG 的衍射效率1.1 衍射效率与入射角和衍射角有关光线经过VPHG 时，遵守常用的光栅衍射方程：(sin sin )g i i im n λαβ=Λ+ g Λ表示光栅入射面处对应的条纹间隔 Λ表示干涉平行条纹的间距cos g φΛΛ= φ是光栅的倾斜角，即光栅法向和条纹面间的夹角VPHG 光栅在VPHG 光栅中，当用再现光入射至条纹面有 22αφβφ-=+关系时衍射效率最高 此时2α和2β都是在DCG 层中入射光和衍射光与光栅法向间的交角。

结合光栅的衍射方程可得 布喇格条件：222sin b m n λα=Λ 称为布拉格角，当具体入射光角度和波长不符合布喇格角时，衍射效率通常不高。

布喇格角是用VPHG 实现衍射的重要参量，它直接影响到衍射效率和带宽。

3.4 体全息基本原理
3.4.1 体光栅与布拉格衍射
• 两束在x-z面内传播的平面光波入射到厚度 为d的感光介质上,在介质内部干涉形成如图 1所示的三维光栅。假设介质内所有光波矢 量的模均为k，参考光和物光束在介质内的 光波矢量分别为k1 和 k2, 它们与z轴的夹角 分别为1和2，在介质中形成的干涉条纹面 将平分两光束之间的夹角, 即 = (1-2)/2， 而条纹面间的距离为
,
0
2
( 0 / 0 r 0 )
1/ 2
n1 1 j 2
sin r k rx 0 , kr 0 cos r k rz K sin sin r k sx ks 0 0 cos r K cos k sz
nd (cos r cos s )
1 2
1 2
(3.4.23)
(3.4.24)

d
2 cos s
(3.4.25)
• 当读出光满足布拉格条件入射时,由式 (3.4.18)和(3.4.25)知 = 0, 此时衍射效率为 • 0 = sin2 (3.4.26) • 结合(3.4.24)可见,在布拉格角入射时,衍射效 率将随介质的厚度d及其折射率的空间调制 幅度n的增加而增加,当调制参量 = /2时, 0=100%。
• 的脚标1和2分别对应平方根号前取正号和 负号。 Er1、Er2和Es1、Es2均为常数, 由边界 条件决定。
3.4.3体光栅的衍射效率和选择性
一、衍射效率 • 假设照明光波的振幅为1, • 透射全息图的边界条件: Er(0)=1, Es(0)=0 • 反射全息图的边界条件 Er(0)=1, Es(d)=0 (其中d为两光波相互作用区间的长度)

光栅衍射实验结论及分析
本文旨在探讨光栅衍射实验的技术特征和理论解释，以及对光栅衍射实验结果的分析。

光栅衍射实验是一种检测光波变化的实验方法，其原理是将直线窄栅放置于光束中，探测到的光波经过窄栅衍射而产生空间上的衍射图案。

根据不同光波的衍射系数，可以观察到衍射图案的空间变化。

要实施光栅衍射实验，需要准备好一些器材，包括窄栅，光源，探测器，以及实验环境，如实验台和防光罩等。

安装完毕，就可以开启实验。

光栅衍射的理论解释起源于电磁论。

按照电磁论，一束定向光束在经过窄栅时，会发生衍射，即光束传播过程中出现衍射方向，而它们受窄栅系数的影响而发生变化。

运用光栅衍射实验得到的结果主要来自实验者在实验中观察到
的光波变化，它们反映了光源及窄栅系数等因素带来的衍射形式变化。

从被测量的衍射图案出发，可以探讨光栅衍射现象与其他物理现象的关系。

此外，进行光栅衍射实验的结果还可以用于了解光波的性质以及它对物质的影响。

比如，利用光栅衍射测量来研究材料的光学性质，可以获得材料的折射率等信息。

最后，要正确分析光栅衍射实验的结果，应先了解光栅衍射实验的基本原理和实施方法，并根据实验结果设计合理的实验分析方案。

通过此类分析，可以科学正确地获得对光波性质及其对物质的影响的
认识，从而帮助达成实验目的。

本文以光栅衍射实验的技术特征以及理论解释为出发点，分析了其实验结果及分析方案，探讨了光栅衍射实验结果与物理现象之间的关系，以及光栅衍射实验对于实现实验目标的重要作用。

本文对于深入理解光栅衍射实验的原理和运用将具有一定的指导意义。

术第七辑体光栅的衍射效率和 选择性
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭

第1篇一、实验目的本次实验旨在通过制作全息光栅，加深对全息照相原理的理解，掌握全息照相的基本操作，并学会利用全息光栅进行光栅常数测量。

通过实验，使学生能够掌握全息光栅的制作方法，了解全息光栅的原理和应用，提高学生的动手能力和实验技能。

二、实验原理全息照相是一种利用光的干涉和衍射原理记录和再现物体三维信息的记录方法。

全息光栅是全息照相的核心元件，它由干涉条纹构成，能够将物体光波和参考光波的信息记录下来。

在全息光栅中，物体光波和参考光波经过干涉产生干涉条纹，这些条纹在底片上形成全息图。

当全息图受到适当的光照射时，能够再现物体的三维图像。

三、实验仪器与材料1. 实验仪器：激光器、分束器、扩束镜、反射镜、全息干版、显影液、定影液、暗房设备、测量显微镜、分光计等。

2. 实验材料：透明胶片、乳胶、感光胶片、曝光箱、冲洗设备等。

四、实验步骤1. 全息光栅的制作（1）将感光胶片涂上乳胶，制成全息干版。

（2）将全息干版固定在曝光箱中，调整激光器、分束器、扩束镜和反射镜，使激光束分成两束，一束作为参考光，另一束作为物体光。

（3）将物体放置在激光束的交叉点附近，调整物体与全息干版之间的距离，使物体光波和参考光波在干版上产生干涉条纹。

（4）曝光一段时间后，将干版放入显影液中冲洗，再放入定影液中定影。

2. 全息光栅的测量（1）将制作好的全息光栅放置在分光计的载物台上，调整分光计，使激光束垂直照射在全息光栅上。

（2）观察分光计望远镜中的全息光栅衍射条纹，测量衍射条纹的间距。

（3）根据光栅方程，计算光栅常数。

五、实验结果与分析1. 全息光栅的制作通过实验，成功制作了全息光栅，观察到了干涉条纹。

干涉条纹清晰，表明实验操作正确。

2. 全息光栅的测量根据光栅方程，计算得到光栅常数为 a = 0.375mm，与理论值基本一致。

六、实验总结1. 全息照相是一种记录和再现物体三维信息的高效方法，具有广泛的应用前景。

2. 全息光栅是全息照相的核心元件，其制作和测量方法简单易行。

光盘的卸载原理如图2.12（b）所示。托盘向外移动初期，托盘左边的升 推杆离开提升夹的U形槽，托盘右边的降推板接触激光头升降架尾部，随 托盘继续移动，推动激光头升降架沿机芯尾部A倾斜面向外滑动，4个升 降销也沿倾斜槽从高部滑动到底部，激光头升降架随之下降，使旋转盘 上的光盘落入托盘。激光头升降架上的旋转盘与激光头组件也下降，远 离托盘平面，由托盘进出机构将托盘送出机外。
图2.2 封装形式
2.3 光敏接收器
光敏接收器常用衍射光栅型激光枪，如索尼CDM14机芯的激光头中，5分 光敏接收器一般用于全息照相复合型激光管，如飞利浦CDM12机芯与夏 普机芯。 6分光敏接收器中央的4只光敏管（A, B, C, D）用于接收主光束，进行光 电转换，产生聚焦电信号与RF电信号；两边缘光敏管E, F用于接收辅助 光，进行光电转换，产生循迹电信号。 5分光敏接收器中央的3只光敏管D2, D3, D4用于接收主光束，进行光电转 换，产生聚焦电信号和RF信号；两边缘光敏管D1, D5用于接收辅助光束 进行光电转换，产生循迹信号。
2.4 飞利浦机芯组成及原理
机芯是VCD机的关键部件，是集光学、伺服控制技术和精密机械于一体的部 件，用于快速、准确地读取光盘信息。采用飞利浦机芯的有万利达、爱 多、先科、厦新、锦电等品牌VCD机。所采用的飞利浦CDM12机芯抗震 能力强，在90°范围内倾斜皆可正常播放。
2.4.1 机芯组成
CDM12机芯主要由托盘进出机构、夹持机构、进给机构、光盘旋转机构 和物镜机构组成。其中进给机构、光盘旋转机构和激光头安装在激光头 组件上。激光头组件通过销钉嵌在升降斜槽内，和托盘进出机构、光盘 加/卸载机构、夹持机构共同安装在机芯支架上，如图2.6所示。
图2.17 托盘进出机构传动原理

全息法制作VLS光栅及其性能研究
蒲利春;朱潋
【期刊名称】《重庆理工大学学报》
【年(卷),期】2011(000)010
【摘要】在全息光路中设计采用球面波与非球面波代替平面波的技术,制作了VLS 光栅。

用遗传算法分析了VLS光栅的栅距变化规律,实现了光路优化。

观察了VLS 光栅的衍射图像,分析了VLS光栅性能。

实验检测证明,球面波与非球面波干涉法制作的光栅的确是VLS光栅,与理论相符。

【总页数】7页(P120-126)
【作者】蒲利春;朱潋
【作者单位】重庆理工大学光电信息学院,重庆400054
【正文语种】中文
【中图分类】O437
【相关文献】
1."分波面法"制作全息光栅的两种新光路
2.全息法制作VLS光栅及其性能研究
3.全息光栅的制作及光栅常数测定的研究
4.全息反射光栅的制作及其性能测试与分析
5.同一芯片上制作变周期布拉格光栅的改进全息曝光法(英文)
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全息光栅曝光衍射效率过调制效应全息光栅曝光衍射效率过调制效应，听起来是不是有点高大上？别担心，我们一起从头捋一捋，给大家普及一下。

这说的其实就是在全息光栅制作过程中，一些小小的“麻烦”可能会影响到最后的效果，尤其是衍射效率的变化。

要知道，全息光栅是利用光的干涉和衍射来记录和再现图像的，所以每个细节都不能马虎。

你可以把全息光栅想象成一种非常精细的“图案”，就像是放大镜下看的细网，光线经过这张网后会按照特定的方式“折射”出去。

理论上，光栅的每一部分都应该能准确地把光线按预定的角度反射或折射出去。

结果呢？那就是衍射效率，也就是光线的“利用率”如何，决定了整个全息效果有多清晰、立体。

但问题来了，当我们在制作光栅时，曝光过程中的一些不稳定因素，比如光源的强度变化、材料的均匀性问题，甚至温度和湿度的变化，都会导致所谓的“过调制效应”。

这就好比是做一道菜，食材没选好，火候掌握不好，最后做出来的味道就不对了。

过调制效应就是这种不稳定因素影响下，光栅的衍射效率出现异常的情况。

你可以想象，光栅的每个小“格子”都应该是完全一样的。

如果某些地方曝光过度了，光线通过时就会偏离预期的方向，这样一来，整体效果就大打折扣。

这个时候的全息效果，基本上是看不出什么立体感，甚至你可能只能看到一团模糊的影像，完全没有那种“哇”的感觉。

这就是曝光过程中的过调制效应，听着就有点让人郁闷对吧？不过，别以为这事儿就没救了，事实上我们可以通过一些技术手段来减少这种过调制效应。

比如，调节曝光时的光源强度，尽量保持均匀的光照分布，让光栅材料尽量均匀地吸收光线，避免某些区域过度曝光。

此外，我们还可以对材料进行特殊的处理，比如增加光栅的“容忍度”，让它对外界环境的变化不那么敏感。

解决这个问题不是没有办法，只要多下功夫，总会找到一条路。

不过，说实话，制作全息光栅就像做一项精细的艺术工作，既考验技术也考验耐心。

每一步都得小心翼翼，哪怕是一个微小的细节疏忽，都会让最后的效果差强人意。

第32卷第5期2020年9月常州大学学报(自然科学版)Journal of Changzhou University(Natural Science Edition)Vol.32No.5Sept.2020doi：10.3969/j.issn.20950411.2020.05.012基于写入型光盘反射式相位光栅的衍射特性郎咸忠X吴钦"，马骥1，唐斌X苏江滨X蒋美萍1(1.常州大学数理学院，江苏常州213164%.常州市第一中学物理部，江苏常州213003)摘要：对基于一次性写入型光盘的反射式相位光栅的微观结构和背向衍射特性进行研究。

利用简单地剥离普通光盘的方法，获得了光栅常数分别为1524,751,335nm的自制聚碳酸酯相位光栅。

分别对这3种自制光栅的背向衍射特性进行比较分析，发现CD-R和DVD-R光栅的衍射光谱在可见光区域，而BD-R相位光栅的衍射光谱在近紫外区域;CD-R相位光栅存在叠级现象，并且衍射级次越大，角分辨率越大;这3种光栅的衍射光谱的各个衍射峰与偏向角呈现近似线性关系，并且随着光栅常数的减小，同级衍射光谱角分辨率增大，最大角分辨率为0.333$)/nm。

另外，当入射光波长大于光栅常数波长时,DVD-R和BD-R相位光栅相当于亚波长光栅，仅存在0级衍射波。

关键词：相位光栅;衍射；光盘；角分辨率中图分类号：O436.1文献标志码:A文章编号：2095-0411(2020)05008805Diffraction Characteristics of Reflection Phase Gratings Based onWrite-Once Optical DiscsLANG Xianzhong1，WU Qin"，MA Ji1，TANG Bin1，SU Jiangbin1，JIANG Meiping1(1.School of Mathematics and Physics，Changzhou University，Changzhou213164，China； 2.Teach-ingandResearchGroupofPhysics Changzhou No.1HighSchool Changzhou213003China)Abs3rac3：Reflectionphasegratingsbasedon write-onceopticaldiscsareproposed.Their morphology andbackwarddi f ractioncharacteristicsareinvestigated.Home-madephasegratingswithwe l-defined spacingabout1524751335nmarereadilyproducedbypu l ingo f ordinaryopticaldiscs.Theback-warddi f ractioncharacteristicsofthreephasegratingsarecompared.Theresearchresultsshowthat di f ractionphenomenaofCD-R DVD-R and BD-R gratings are observed in visible visible-NIR and ultraviolet regions，respectively；successive spectra overlap are observed in diffraction spectra of the CD-R grating and angular dispersion of diffraction spectra increases as the diffraction order increases；收稿日期20200401。

η = ( a / 4 ) 2 ⋅ ∑H a 2 ⋅ ∑H 1 = =6. 250 0 16
式中ΣH是全息图的面积。 式中ΣH是全息图的面积。 ΣH是全息图的面积
矩形函数振幅平面全息图衍射效率
对于非正弦型振幅全息图， 对于非正弦型振幅全息图，其透射率函数表达为
同样，理想的最佳条件是矩形函数， /π。 同样，理想的最佳条件是矩形函数，此时应有t0 = 1/2，t1 =2/π。 的平行光照射下， 在振幅为a的平行光照射下，正一级的衍射效率应为
位相全息图
一般说来，全息图的透射率函数是一个复数， 一般说来，全息图的透射率函数是一个复数，通常表示为 tH（x，y）= t0（x，y）· exp[ jφH（x，y）] ， ） ， ） ， ） 常数时， 全息图变成单纯的振幅全息图。 当φH= 常数时，tH = t0，全息图变成单纯的振幅全息图。 当t0= 常数时，全息图变为位相全息图 常数时， 这种全息图对光是透明的，由于其内部折射率或厚度分布不均， 这种全息图对光是透明的，由于其内部折射率或厚度分布不均， 当光波从全息图通过时，其位相被调制， 当光波从全息图通过时，其位相被调制，从而使记录在上面的物 信息得以恢复 由于位相全息图的衍射效率一般比较高， 由于位相全息图的衍射效率一般比较高，在全息术中占有相当重 要的地位。 要的地位。
n n =1 n=0 ∞ ∞
式中J 阶贝塞尔函数，每个J 式中 m（a）是m 阶贝塞尔函数，每个 m（a）与第 级衍射光波 ） ）与第m级衍射光波 的振幅成比例。 的振幅成比例。
位相全息图的再现
当m=1时（即n=0）给出对应正、负一级像的透射率 时 ） 出对应正、
1 t H ±1 ( x ) =k j 2 J 1 ( a ) cosθ= j 2kJ 1 ( a ) ⋅ exp( jθ +exp( - jθ ) ) 2 = jkJ 1 ( a ) {exp[ j (φ -φ )]+exp[- j (φ -φ )]} o r o r