闪耀光栅本科毕业论文

昌吉学院论文（设计）分类号：本科毕业论文（设计）密级：浅谈闪耀光栅的分光原理及其应用系院物理系学科门类理学专业物理学学号0725911007姓名帕肉克·艾尼娃尔指导教师买合苏提教师职称讲师2012年5月30日毕业论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果或作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学院有关保存、使用学位论文的规定，同意学院保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权本学院及以上级别优秀学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库以资检索，可以采用复印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。声明人签名：导师签名：年月日年月日昌吉学院2012届本科毕业生论文（设计）-I-摘要本论文主要以闪耀光栅以研究对象，剖析闪耀光栅的分光原理及闪耀角和闪耀波长的关系。最后举出在不同领域中的应用。闪耀光栅已发明很久，主要应用于光谱分析和通讯领域。近几年，随着硅微加工技术的迅速发展和制作硅光栅技术的提高，闪耀光栅的制作变得更为容易。由于闪耀光栅具有零级分光的特性，使得它的应用研究日益成为人们关注的焦点。精密测量领域，现象技术，光通讯方面得到了广泛应用。关键词：闪耀光栅分光闪耀角昌吉学院本科毕业论文格式规范-II-AbstractBlazedgratinghasbeeninventedforalongtime,mainlyappliedtospectralanalysisandcommunicationfield.Inrecentyears,alongwiththesiliconmicromachiningtechnologyandtherapiddevelopmentofmanufacturingsilicongratingtechnologyimproves,blazedgratingmadeeasier.Asaresultofblazedgratinghasazeroorderlightcharacteristic,theapplicationresearchisincreasinglybecomingthefocusofpeople'sattention.Precisionmeasurementfield,thephenomenonofopticalcommunicationtechnology,hasbeenwidelyapplied.KeyWords：Shinegratingblazeangle昌吉学院2012届本科毕业生论文（设计）-III-目录摘要.....................................................................................................................................IAbstract....................................................................................................................................II引言....................................................................................................................................11闪耀光栅的特点....................................................................................................................21.1光栅的基本概念及种类..............................................................................................21.2光栅常数......................................................................................................................21.3闪耀光栅......................................................................................................................32.闪耀光栅的分光原理及其优点.............................................................................................42.1闪耀光栅的分光原理..................................................................................................42.2闪耀光栅的光强分布分析..........................................................................................42.3闪耀光栅闪耀角和闪耀波长的关系.........................................................................53.闪耀光栅的应用...................................................................................................................73.1精密测量方面的应用..................................................................................................73.2显示技术方面的应用..................................................................................................73.3光通信方面的应用......................................................................................................8总结........................................................................................................................................9参考文献..................................................................................................................................10致谢..................................................................................................................................11昌吉学院2012届本科毕业生论文（设计）1引言光栅是各类光谱分析仪器的重要元件，光栅的分光原理特别是闪耀光栅的定向闪耀原理无疑是仪器分析课程的重要内容之一。闪耀光栅是一种能将单个刻槽面衍射的中央极大和诸槽面间干涉零级主极大分开的相位光栅型。由于它具有零级分光和易满足缺级的特性，衍射效率很高。光栅作为一种重要的分光元件近年来在计量、成像、信息处理、集成光学和光通信等新兴领域被越来越多地采用。然而，以传统技术制作的光栅其光栅常数、闪耀角等结构参数都无法随应用的实时要求而改变，即实现工作过程中的动态控制，因此其应用受到很大程度的限制。近年来，以微机电系统技术以及微光机电系统技术为代表的微纳米技术以其体积小、重量轻、性能稳定、成本及功耗低等显著优点在光学领域得到了广泛应用，使光学元件的尺寸大幅度减小，并实现了光学元件由静到动的飞跃，为开发新型功能光器件开辟了一条全新的发展道路。浅谈闪耀光栅的分光原理及其应用21闪耀光栅的特点1.1光栅的基本概念及种类光栅的定义：广义的说，具有周期性的空间结构或光学性能（如透射率，折射率）的衍射屏，统称为光栅。最早的光栅是1821年由德国科学家J·夫琅和费用细金属丝密排地绕在两平行细螺丝上制成的。因形如栅栏，故名为“光栅”。现代光栅是用精密的刻划机在玻璃或金属片上刻划而成的。光栅是结合数码科技与传统印刷的技术，能在特制的胶片上显现不同的特殊效果。根据不同的情况光栅可以分为两大类：一类是透射光栅，在一块儿不透明的障板上刻出一系列等宽间隔的平行狭缝就是透射光栅（如图1-1a）。另一类是反射光栅，在一块儿很平的铝面上刻一系列等间隔的平行槽纹就是反射光栅（如图1-1b）。反射光栅按其形状又分为平面光栅和凹面光栅。此外还有全息光栅、正交光栅、相光栅、闪耀光栅、阶梯光栅等。还有黑白光栅、正弦光栅、一维光栅、二维光栅、三维光栅等。晶体由于内部原子排列具有空间周期性而成为天然光栅（三维）。图1-1光栅的种类1.2光栅常数衍射光栅在屏幕上产生的光谱线的位置，可用式()sinabk表示。式中a代表狭缝宽度，b代表狭缝间距，为衍射角，k为明条纹光谱级数(0,1,2,...)k　，为波长，abd称作光栅常数(通常为210~510mm数量级)。用此式可以计算光波波长。光栅产生的条纹的特点是：明条纹很亮很窄，相邻明纹间的暗区很宽，衍射图样十分清晰。因而利用光栅衍射可以精确地测定波长。衍射光栅的分辨本领b反射式a透射式昌吉学院2012届本科毕业生论文（设计）3(/)RkN。其中N为狭缝数，狭缝数越多明条纹越亮、越细，光栅分辨本领就越高。增大缝数N提高分辨本领是光栅技术中的重要课题。单色平行光通过光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉，形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样，这些锐细而明亮的条纹称作谱线。谱线的位置随波长而异，当复色光通过光栅后，不同波长的谱线在不同的位置出现而形成光谱。光通过光栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果。1.3闪耀光栅闪耀光栅通常是平面反射光栅。闪耀光栅是玻璃基底上镀一层高反射率的金属层，然后用具有特殊形状的刻刀在金属层上等间距的可出一系列锯齿形状槽面而成。槽面与玻璃平面之间夹角称为闪耀角。槽面宽度a相当于单缝的宽度，相邻两刻槽间的距离d为光栅常数。设光垂直于玻璃平面照射，则其与槽面法线夹角（即入射角）为，而反射光线与入射光线间夹角为2（图1-3）。可以证明，衍射的主级大出现在反射光方向上，而干涉主级大的位置仍由光栅方程sin(0,1,2,...)dkk　式确定（式中的从玻璃平面法线算起）。适当选择闪耀角。可使某一波长的某级主级大出现在反射光方向上（例如，当2而sind时，反射光方向上为一级主极大），这样就可以得到较强的谱线。因为这种光栅的衍射光集中在反射光方向，看起来像平面反射时一样耀眼，所以称为闪耀光栅。图1-2光的衍射图1-3闪耀光栅（