Система изготовления и измерения параметров голографических решеток

Голографические оптические элементы относятся к элементам, изготовленным с использованием голографических методов, которые могут выполнять такие функции, как коллимация, фокусировка, расщепление луча, формирование изображения, отклонение луча и сканирование луча. Обычно используемые голографические оптические компоненты включают голографические линзы, голографические решетки и голографические пространственные фильтры. Среди них голографическая решетка является важным спектроскопическим элементом.По сравнению с традиционными решетками с насечками голографическая решетка имеет преимущества: отсутствие призрачных линий, меньшее количество рассеянного света, высокое разрешение, большая эффективная апертура, высокая эффективность производства и низкая цена. Решеточные спектрометры широко используются в научных исследованиях и преподавании. В то же время голографические решетки также могут использоваться в качестве оптических светоделителей, оптических соединителей, соединителей и дефлекторов в интегральной оптике и оптической связи. При оптической обработке информации голографические решетки также можно использовать в качестве фильтров для вычитания изображений, улучшения контуров и других приложений.

Исследования решеток начались в середине 18 века, основными представителями являются Литтенхаус, Фраунгофер, Вуд, Майкельсон и другие. Первоначальные типы решеток были небольшими и точность не была высокой, число решеток на миллиметр составляло от нескольких до десятков, в основном они использовались для описания решеток и копирования решеток. С развитием науки и техники технология производства решеток становится все более зрелой. Технология голографии, изобретенная Габером, является великой революцией в истории производства решеток. Путем наложения на пленку двух лазерных лучей формируются светлые и темные интерференционные полосы, а затем с помощью химических реагентов размываются светлые участки полос. Световая волна очень короткая, расстояние между полосами очень маленькое, что создает благоприятные условия для изготовления высокоточных решеток.

Рисунок 1. Схема оптического пути принципа изготовления голографической решетки.

На рисунке 1 представлена ​​экспериментальная схема оптического пути для изготовления голографических решеток на основе структуры интерферометра Маха-Цендера. Этот оптический путь использует преимущества регулировки угла интерферирующих двойных лучей и возможности многократной записи голографии. используется для изготовления двух голографических решеток с разными константами решетки. Изменение угла между двумя лучами света� Вы можете контролировать плотность полос решетки в соответствии с уравнением решеткидгрех⁡�"="к� , где d — постоянная решетки, k — ряд, λ — длина волны лазера, изменяющая угол� Вы можете контролировать плотность полос решетки.

Сухая голографическая пластина, использованная в эксперименте, представляет собой чувствительный к красному фотополимер типа RSP-VI . Сухая голографическая пластина представляет собой результат научных исследований, финансируемых Национальным фондом естественных наук. Это новый тип голографической записывающей среды фазового типа. В ней используется новый фотополимерный материал, не содержащий токсичных и неэкологически чистых ингредиентов, чувствительный к красному свету с длиной волны 630–671 нм , с высокой дифракционной эффективностью (более 85% ), высоким разрешением (более 4000 линий / мм). , и высокая чувствительность ( 1 мДж / см2)), низкий световой шум (четкая и чистая раскладка) и т. д. При съемке голограмм всю операцию можно проводить при люминесцентном освещении.

В эксперименте угол между двумя лучами регулировался регулировкой рамки отражающего зеркала, а затем рассчитывалось изменение постоянной голографической решетки. При многократном экспонировании сухой пластины это достигалось путем ее многократного вращения на определенную угол и повторно экспонировать его. В процессе экспонирования мы выполнили экспонирование сухой пластины с поворотом на 0° и 90° . Время экспозиции было установлено на 30 секунд для однократной экспозиции , а время экспозиции для двойной экспозиции в эксперименте было установлено на 20 секунд. Затем проявляют голографическую сухую пластину. Как показано на рисунке 2, для экспонированной нами одномерной решетки явное расщепление света происходило, когда количество линий на миллиметр превышало 100 линий.

Рисунок 2. Эффект сухой голографической пластины после экспонирования и обработки проявления.

Экспонированную сухую пластину промывают, обезвоживают и сушат перед помещением на подставку. Лазерный луч облучается вертикально на решетку. Дифракционное пятно можно наблюдать на наблюдательном экране. Измеряя расстояние между дифракцией нулевого порядка и первым Дифракционные пятна -порядка и Постоянная решетки может быть рассчитана по расстоянию между оптическим разностным экраном и решеткой.

Рис. 3. Принципиальная схема структуры двумерной решетки (слева) и диаграмма распределения дифракционных пятен решетки (справа).

Этот эксперимент основан на экспериментальном оптическом пути интерференции Маха-Цендера. Путем регулировки угла записывающего луча и вращения сухой голографической пластины для многократной экспозиции на сухой голографической пластине получаются одномерные и двумерные голографические решетчатые структуры. Голографические решетки являются Распределение дифракционных пятен также подтверждает существование этих решетчатых структур. В традиционном экспериментальном обучении голографии и изготовлению голографических решеток правильное расширение содержания с помощью простых методов может не только обогатить содержание экспериментального обучения и повысить интерес учащихся, но также помочь расширить профессиональные знания учащихся и понять содержание исследований в смежных областях.