二维栅格泰伯效应的理论和实验研究

论文摘要

微光学的研究尺度在微米以及亚微米级,也称为微小光学。根据光传播方式的不同,微光学器件可以分为衍射微光学器件和折射微光学器件。二元光学器件属于衍射微结构,微透镜阵列是折射微结构。随着微小光学以及微小光学器件的制作工艺不断发展进步,微小光学的应用范围也越来越广。微小光学器件已经在光通信、光学计算、光学互连、光束整形以及成像等方面具有不可替代的作用。光栅是重要的光学器件,如果衍射结构具有空间周期性就可以称之为衍射光栅。划线光栅和全息光栅对物理学,天文学,化学和生物学等学科的发展产生了重大影响。光纤光栅和阵列波导光栅推动了光纤通信的发展;脉冲压缩光栅是激光核聚变装置不可缺少的一部分;Darnman光栅作为分束器在光电照明技术中发挥着极其重要的作用。已经出现了各种新型光栅,它们在激光、光通信、光互连、光信息处理和光精度测量领域中也具有重要作用。本文主要研究由纵横交错的栅线形成的方格阵列构成的二维透射栅格,分析二维栅格产生的泰伯效应以及莫尔条纹的理论和实验,主要包括以下工作:（1）光具有波粒二象性,本文先利用量子力学中自由粒子的波函数对光的矩孔夫琅禾费衍射进行推导,得到的结论和利用波动光学中的惠更斯-菲涅耳原理所得结果相同。使用相同的方法,把自由粒子的波函数用于分析二维栅格衍射的泰伯效应。结果表明泰伯距离处的光子与入射光子是由同一个概率波描述的,这就解释了泰伯像产生的原因。利用泰伯效应的结论-泰伯距离公式测量二维栅格的周期,周期的测量值与计算值是一致的。（2）具有周期性的两块光栅以一定角度叠合时就能产生莫尔条纹,在光栅表面能观察到叠栅条纹。本文主要研究二维栅格泰伯效应产生的莫尔条纹。平行光通过第一块二维栅格在栅格后会产生一系列泰伯像,在某处泰伯像后放置一块具有周期性的微图形阵列栅格,泰伯图像与微图案的叠加产生莫尔条纹。从所得的莫尔条纹图案可以测量出莫尔条纹的节距,节距的测量值与计算值总体符合。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 微小光学的发展
•   1.2 衍射微光学
•   1.3 折射微光学
•     1.3.1 光刻
•     1.3.2 光刻热熔
•     1.3.3 方形孔径变折射率微透镜阵列
•   1.4 衍射光栅
•   1.5 本文主要研究内容
• 第2章 二维栅格泰伯效应
•   2.1 光栅泰伯效应
•   2.2 正弦光栅的泰伯效应
•   2.3 二维栅格泰伯效应
•     2.3.1 二维栅格泰伯效应的傅里叶解释
•     2.3.2 光子波函数解释矩孔夫琅禾费衍射
•     2.3.3 光子波函数解释二维栅格的泰伯效应
•     2.3.4 泰伯效应测量二维栅格周期
•   2.4 本章小结
• 第3章 二维栅格莫尔条纹
•   3.1 光栅莫尔条纹
•     3.1.1 光栅莫尔条纹理论解释
•   3.2 二维莫尔条纹
•     3.2.1 二维栅格泰伯效应的叠栅条纹节距
•   3.3 本章小结
• 第4章 总结
•   4.1 本文结论
•   4.2 本文的不足之处及展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间工作情况

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 黄高坤

导师: 周素梅

关键词: 光栅,二维栅格,波函数,泰伯效应,莫尔条纹

来源: 西南大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 西南大学

分类号: TN25

总页数: 44

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