[實(shí)用新型]消除零級(jí)衍射譜點(diǎn)的等光強(qiáng)分束光柵

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200720198652.6
• 申請(qǐng)日: 2007-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201107422Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周常河;畢群玉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G02B5/18
• 分類號(hào): G02B5/18;G02B27/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本專利涉及衍射光學(xué)元器件，特別是一種消除零級(jí)衍射譜點(diǎn)的等光強(qiáng)分束光柵，即消零級(jí)達(dá)曼光柵，它能實(shí)現(xiàn)將單一平面入射的單色光波在遠(yuǎn)場(chǎng)分成若干等光強(qiáng)分布，并在無(wú)制造誤差的情況下，完全消除零級(jí)衍射譜點(diǎn)。

背景技術(shù)

在光纖通信、光計(jì)算、圖像處理和光盤(pán)存儲(chǔ)等眾多技術(shù)領(lǐng)域中，經(jīng)常要求將單一信號(hào)的輸入轉(zhuǎn)變成多信號(hào)的輸出，光學(xué)分束器件可以實(shí)現(xiàn)上述要求。實(shí)現(xiàn)光學(xué)分束器的方法很多，基于夫瑯和費(fèi)衍射原理設(shè)計(jì)的達(dá)曼光柵(H.Dammann?and?K.Gortler，“High-efficiency?in-line?multiple?imagining?by?multiplephase?holograms，”O(jiān)pt.Commun.3，312-3151971)因效率高，光束分布均勻性不受入射光強(qiáng)分布影響等優(yōu)點(diǎn)成為目前最有效的分束器件之一。

對(duì)于達(dá)曼光柵，零級(jí)衍射級(jí)次光強(qiáng)的計(jì)算公式與其它衍射級(jí)次的計(jì)算公式形式完全不同，這造成出現(xiàn)位相誤差時(shí)，零級(jí)衍射光斑相對(duì)理論值的變化也與其它衍射級(jí)次的情況不同。對(duì)于偶數(shù)點(diǎn)達(dá)曼光柵，周常河通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬指出，在不考慮零級(jí)衍射譜的情況下，其它衍射譜的均勻性不受位相誤差的影響，零級(jí)衍射光強(qiáng)僅由位相誤差決定(C.Zhou?etc.“Numerical?study?ofDammann?array?illuminators”，Appl.Opt.34，5961-5969，1995)，這一點(diǎn)同樣適用于消零級(jí)達(dá)曼光柵。1992年Rick?L.Morrison提出運(yùn)用對(duì)稱的方法減小光柵參數(shù)優(yōu)化的計(jì)算難度(R.L.Morrison，“Symmetries?that?simplify?the?design?ofspot-array?phase?gratings，”J.Opt.Soc.Am.A?9，464-471，1992)，并提到了周期內(nèi)位相突變點(diǎn)鏡向?qū)ΨQ，前后半周期位相相差π的結(jié)構(gòu)，但Morrison并未進(jìn)一步指出這種結(jié)構(gòu)可以在無(wú)制造誤差的情況下消除零級(jí)衍射譜，也未給出其數(shù)值解。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種消除零級(jí)衍射譜點(diǎn)的等光強(qiáng)分束光柵，該光柵在無(wú)制造誤差的情況下完全消除零級(jí)衍射譜，在遠(yuǎn)場(chǎng)得到對(duì)應(yīng)為1×2，1×4，1×6……的無(wú)中心零級(jí)衍射光強(qiáng)的等光強(qiáng)光斑陣列分布的多光束。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下：

一種消除零級(jí)衍射譜點(diǎn)的等光強(qiáng)分束光柵，其特點(diǎn)是該光柵的結(jié)構(gòu)是一微型結(jié)構(gòu)周期性重復(fù)的消零級(jí)達(dá)曼光柵，在光柵的每一個(gè)周期內(nèi)，位相突變點(diǎn)關(guān)于該周期的中垂線鏡像對(duì)稱，后半周期的兩相鄰位相突變點(diǎn)之間的位相值相對(duì)于前半周期對(duì)應(yīng)的位相突變點(diǎn)之間的位相值漂移π，各高級(jí)衍射光光強(qiáng)相等，即I_±1＝I_±2＝……＝I_±/，其中N為大于1的正整數(shù)，該光柵的分束比為2N，該光柵的參數(shù)采用快速下降算法并應(yīng)用計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化算出：相位突變點(diǎn)的個(gè)數(shù)K、第k-1到第k個(gè)位相點(diǎn)間的位相值θ_k和第k個(gè)位相突變點(diǎn)歸一化坐標(biāo)值x_k，其中k為1、2、……K。

所述的位相突變點(diǎn)之間的位相是多值的，所述的光柵的參數(shù)采用快速下降算法通過(guò)下列公式并應(yīng)用計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化算出：