光子学报
2022, 51(11): 1118001
1 上海理工大学, 上海出版印刷高等专科学校 上海 200093
2 上海理工大学, 光电信息与计算机工程学院, 上海市现代光学系统重点实验室 上海 200093
原子相干是控制光与原子相互作用的有效方法。本文对比研究不同三能级原子系统中自发辐射相干对电磁感应相位光栅的影响。结果发现, 自发辐射相干可以显著增强一阶衍射效率, 但是不同系统一阶衍射增强的程度不相同, 与原子相干程度的依赖关系也有区别。对于Lamda和Ladder型系统, 一阶衍射效率随自发辐射相干程度的增强而增强, 其中Ladder型系统更明显。与此不同, 对于V型系统, 在自发辐射相干程度相对较小的区域出现一阶衍射效率的增强。
电磁感应相位光栅 自发辐射相干 一阶衍射效率 electromagnetically induced phase grating spontaneously generated coherence the first-order diffraction efficiency
1 湖北工业大学机械工程学院现代制造质量工程湖北省重点实验室，湖北 武汉 430068
2 湖北工业大学理学院，湖北 武汉 430068
利用空间光调制器可编程的特性，模拟周期、相位调制深度可调的数字正交相位光栅。在分析正交相位光栅结构的基础上，推导了其透过函数、远场衍射光场和衍射效率的计算方法，讨论了光栅周期与相位调制深度?对正交相位光栅衍射特性的影响。仿真和实验结果表明：在0~π的相位变化范围内，零级光相对光强随着相位深度的增大而逐渐降低，8个1级光光强逐渐增强；当?=π时，零级光相对光强达到最小值0.25，此时一级光衍射效率最高为56.96%；在π~2π的相位变化范围内，零级光相对光强随着相位深度的增大而逐渐增强，而8个1级光光强逐渐减弱。该研究为正交相位光栅的应用提供了理论依据。
光栅 正交相位光栅 空间光调制器 衍射光场 傅里叶频谱 光学学报
2022, 42(16): 1605002
1 中国科学院微电子研究所, 北京 100029
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了提高相位光栅位置测量系统的测量精度,需要降低零级和偶衍射级次信号的衍射效率,同时提高高奇衍射级次信号的衍射效率。目前,已知的增强型相位光栅衍射效率模型限制了结构参数取值范围,在设计时以某一高奇衍射级次信号作为优化目标。为设计针对多个高奇衍射级次信号的衍射增强、零级和偶衍射级次缺级的相位光栅结构,对增强型相位光栅衍射效率进行了深入研究。该研究基于标量衍射理论,建立相位光栅结构与衍射效率理论模型;分析光栅结构参数如槽深、栅脊宽度、栅脊位置对衍射效率的影响;根据相位光栅位置测量系统的约束条件,获得多奇衍射级次增强型光栅结构。这种结构不仅使零级和偶衍射级次缺级,而且同时提高了第5、7、9衍射级次的衍射效率。本研究有利于深入理解增强型相位光栅衍射原理,为光栅设计提供支撑。
衍射 相位光栅 衍射效率 位置测量系统 光学学报
2021, 41(12): 1205001
天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
微距光谱分束是红外领域小型双波段成像系统的关键技术之一。利用菲涅耳衍射理论和角谱理论, 研究了双波长和宽角度入射光场通过阶梯光栅在分数泰伯距离下的衍射特性。建立了基于阶梯光栅的双探测阵列成像模型, 数值模拟了入射波长分别为4 μm和4.5 μm的光束在-30°~30°入射角度范围的光栅分束结果, 获取了探测面上的发光强度、能量和信噪比等参数值。此文的研究成果可为构建微型双波段成像装置及设计精密光谱分束器件提供理论支持。
阶梯相位光栅 频谱分离 分数泰伯效应 中红外波段 stepped phase grating spectral separation fractional Talbot effect mid-infrared band 红外与激光工程
2018, 47(2): 0220003
1 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所 江苏省医用光学重点实验室, 苏州 215163
2 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京 100049
为了提高对液晶空间光调制器(LC-SLM)的校准精度, 采用高位深相位光栅图对LC-SLM进行了标定。在LC-SLM上加载16位深度相位光栅图, 并使光束经LC-SLM调制后生成衍射光斑; 测量衍射光斑中心光强, 经过计算分析得出计算机灰度信号与相位调制量之间的映射关系, 最终得出针对488nm激光的LC-SLM标定LUT文件(LUT16)。结果表明, 在LC-SLM上加载0~2π涡旋相位, 并结合LUT16文件调制光束可以得到光斑质量很好的中空光斑,这与结合LUT8文件调制的中空光斑相比, 光斑质量从0.53提高到0.76, 提高了1.43倍。针对特定波长, 利用高位深相位光栅图标定LC-SLM得到的LUT文件可以使LC-SLM根据加载相位对光束进行有效调制, 且调制效果优于结合LUT8对光束进行调制的结果, 对LC-SLM的校准精度得到提高。
光学器件 液晶空间光调制器 校准精度 相位光栅图 傅里叶光学 optical devices liquid crystal spatial light modulator calibration accuracy phase grating Fourier optics
华中科技大学 光学与电子信息学院, 武汉430074
LCOS(硅基液晶)芯片的相邻像素之间存在电场边缘效应, 产生的寄生光栅效应劣化了WSS(波长选择开关)端口之间的串扰水平。文章建立了简化的2f光学模型, 并基于傅里叶光学方法仿真分析了LCOS芯片中电场边缘效应对WSS性能指标的影响。结果表明, 光束经LCOS光栅的衍射角越大, 则WSS输出端口间的串扰越大; 通过减小WSS端口间距或增大透镜焦距可以减小串扰, 继而增大WSS的端口数。该研究结果对WSS的参数设计和优化具有重要的参考价值。
全光网络 波长选择开关 硅基液晶 相位光栅 all optical network wavelength selective switch liquid crystal on silicon phase grating
1 南京理工大学 电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031
为了解决普通二维光栅在动态干涉术中光能量利用不足的问题，使用标量衍射理论和傅里叶分析法对矩形正交位相光栅和棋盘型位相光栅的衍射效率进行推导,分别对两种光栅的最佳工作级次选择策略进行研究。分析结果表明，当分光器件为矩形正交位相光栅时,应选择(0, ±1)级与(±1，0)级作为动态干涉仪的工作级次，光能量利用率达到54.4%；当分光器件为棋盘位相光栅时，应选择(±1，±1)级作为动态干涉仪的工作级次，光能量利用率达到65%。实验对比了两种光栅在动态干涉仪上的应用效果，当选用(±1，±1)级作为工作级次时，结果表明使用棋盘型位相光栅的应用效果优于矩形正交位相光栅。因此在动态干涉仪中使用棋盘位相光栅并选用(±1，±1)级作为工作级次能够消除光能量利用不足对测量造成的影响。
光学干涉测量 动态干涉仪 位相光栅 衍射效率 optical interferometry dynamic interferometer phase grating diffraction efficiency
福建师范大学光电信息与工程学院, 福建 福州 350007
近年来，定量相位成像技术在生物组织及细胞成像方面受到广泛的运用。定量成像技术最初采用的光源主要为激光和超发光二极管，如今主要采用白光成像，它可以克服散斑的影响，提高轴向分辨率。介绍了低相干测量技术相关原理，利用16 阶二元相位光栅衍射的方法实现了对Holoeye Pluto 数字电寻址式液晶空间光调制器(SLM)绿光伽马校正，从而得到了相位与灰度之间的线性关系。搭建实验装置，在同一光路中完成伽马校正与定量成像。计算出奥林巴斯的20×物镜相衬环的实际大小，制作相位分别为0，π/2 ，π 和3π/2 的相位环光栅。加载相位环光栅到液晶空间光调制器上完成对散射光的相位调制。确认了绿光可运用于空间干涉显微(SLIM)调制，并初步实现了SLIM观察，对今后SLIM 研究具有一定的意义。
测量 定量成像 低相干测量 液晶空间光调制器 伽马校正 相位环光栅 激光与光电子学进展
2014, 51(12): 121204
