光栅是一种光学元件，其上有规则地配置着线、缝、槽或光学性质周期性变化的物质。从广义角度讲，任何一种装置和结构，只要它能给入射光的振幅或相位，或者两者同时加上一个周期性的空间调制，都可以称之为光栅。换言之，任何一种具有周期性的空间结构或光学性能周期性变化（如透射率、折射率）的衍射屏统称为光栅。决定光栅性能的基本参数有三个：光栅的周期或空间频率（周期的倒数）；槽形（一个周期内的具体结构）；光栅的衍射效率。
按照制造光栅的方法来分，光栅可分为刻划光栅、全息光栅。
刻划光栅通常是用精密的刻线机在玻璃或镀有金属膜的玻璃上刻出，它不仅需要昂贵的设备（刻线机），对刻划条件要求很苛刻，而且很费时间，例如刻一块面积、空间频率为的光栅需要昼夜不停地刻划一个星期。
1948年盖伯（Gabor）发现了全息光学原理，随着六十年代激光技术的发展，出现了用记录激光干涉条纹制作光栅的技术，发展了所谓的全息光栅。国际上，在1970年就有全息光栅出售（法国 Jovin—Yvom公司）；西德在1969年制成了边长达的全息光栅，用于天文学方面。我国也有一些单位在研制全息光栅，并有出售。 同刻划光栅比，全息光栅具有很多优点：不存在固有的周期误差，因而不存在罗兰鬼线；杂散光少；光栅的适用范围宽；分辨率高；有效孔径大；生产周期短。由于全息光栅的上述特点使得它在生产和技术中得到了广泛的应用，它不仅适合于高分辨的得发射、吸收和喇曼光谱分析，在光信息处理中得到广泛的应用，而且已用于激光器件中作为波长选择元件，在集成光学和光通信方面作为光耦合元件将有着极大的应用潜力。
一、实验目的
1.验证双光束干涉的基本原理，进一步理解双光束干涉的基本理论；
2.学习马赫—泽德干涉仪的光路布置原则和调节方法；
3.掌握制作正弦型全息光栅的原理和方法；
二、实验原理
1.光的干涉原理
当两束相干的平面波以一定的角度相遇时，在他们相遇的区域内便会产生干涉，其干涉图样在某一平面内是一系列平行等距的干涉条纹，其强度分布则是按余弦规律而变化，即干涉图样的强度分布是 （1）
式中的、，、是两列平面波的振幅，三通截止阀、是对应的空间相位函数。当两束相干光的相位差为的整数倍时，即
（1）式便描述了两束相干光干涉所形成的峰值强度面的轨迹，如图1所示。若能用记录介质将此干涉图样记录下来并经过适当处理，则就获得了一块全息光栅。
2.全息光栅基本参数的控制
(1) 全息光栅空间频率（周期）的控制
磨煤机衬板如图2所示，波长为的Ⅰ、Ⅱ两束相干光与P平面法线的夹角分别为和， 它们之间的夹角为。这两束相干的平行光相干叠加时所产生的干涉图样是平行等距的、明暗相间的直条纹，条纹的间距d可由下式决定：
（2）
当两束对称入射,即时
（3）
防盗监控系统当很小时有
（4）
若所制光栅的空间频率较低时，两光束的之间的夹角不大，就可以根据（4）式估算光栅的空间频率。具体做办法是：把透镜放在Ⅰ、Ⅱ两光束的重合区，则两光束在透镜后焦面上会聚成两个亮点，若两个亮点之间的距离为，透镜的焦距为，则有
（5）
将（5）带入（4）式得到
（6）
电视机显像管即光栅的空间频率为
如图2所示，将白屏放在透镜的后焦面上，根据亮点的距离估算光栅的空间频率
（7）
如欲制作的全息光栅，当透镜的焦距为，所使用激光的波长为时，两个亮点之间的距离。因此，通过调节Ⅰ、Ⅱ两束光之间的角，使得油动多旋翼。因此，通过对干涉场曝光而制备出的全息光栅的空间频率就接近于。
(2) 全息光栅的槽形控制
磁悬浮支架图片由于全息光栅是通过记录相干光场的干涉图形而制成的，因此，其光栅的周期结构与两个
因素有关：干涉图样的本身周期结构；记录干涉图样的条件。干涉图形是余弦条纹，那么通过暴光所制得的光栅是否也具有余弦（正弦）型的周期结构呢？回答是不一定的，只有当记录过程是线性记录时，即曝光底片变黑的程度与干涉图样的强度成正比时，所制得的全息光栅才具有与干涉场相似的周期结构。
为了了解线性记录的含义，下面简单介绍一下全息干板的感光特性。
照相干板的感光特性，通常是用黑度与曝光量的对数关系曲线来描述的，即曲线，或称作[赫特（Hurter）德里菲尔德（Driffield）]曲线，如图3（a）所示。但是在全息照相技术中，用干板的振幅透射率与曝光量的关系曲线（曲线）来描述干板的感光特性更为方便，如图3(b)所示。振幅透过率是出射光与入射光复振幅之比，曝光量是光强度与曝光时间的乘积。
因为曲线只在中间一段近似为直线，所以有线性记录和非线性记录两种情况。记录时，调整两相干光的光强度比值在的范围内变化，若将曝光量控制在曲线的直线范围内变化，这样纪录的复振幅透射率就与入射光的光强度变化有线性关系。因此，称为线性记录。如果曝光量不在曲线的直线范围内变化，则复振幅的透射率与入射光强度的变化就不存在线性关系。因此，称为非线性纪录。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议