[发明专利]一种反射型体全息光栅参数获取的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光栅检测应用技术领域，特别涉及一种反射型体全息光栅参数获取的方法。

背景技术

光栅是一种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。体全息图就是通过两束光在记录介质内干涉使光折变介质内部的折射率发生周期性变化规律而形成的，因此体全息图就是一种光栅。当两束光从记录介质两侧入射时，便形成反射型体全息光栅。

反射型体光栅是一种重要的光学元件。因其具有较高的衍射效率，很好的角度选择性和波长的选择性。目前已广泛应用于反射式窄带滤光片、光束相干或非相干合成、光纤激光器或半导体激光器输出光束质量优化，以及光束时、空域整形等领域。在利用反射型体光栅进行实际器件设计时，首先要准确知道其光栅周期Λ、光栅倾斜角φ、光栅折射率调制度n₁和有效厚度δ等光栅参数。参照图1。

对于光栅周期Λ、光栅倾斜角φ的确定，目前主要是依据光栅写入条件，利用写入光的光波波矢与光栅波矢在布拉格衍射条件下，满足平行四边形法则来进行推算的。而在写入条件未知时，现有方法没办法得出光栅周期及光栅倾斜角。对于光栅折射率调制度n₁和有效厚度δ，姜根山等利用不同于写入光波的光波作为读出光波得到体全息光栅的衍射效率曲线，进而利用衍射效率零点对应的布拉格偏移角所满足的条件，求出光栅折射率调制度n₁和有效厚度δ(姜根山，邹立熊，姜玲珍等，“体相全息光栅折射率调制度的一种结算方法”哈尔滨工业大学学报，1992，24(4)38-42)，但是该方法是在计算的过程中，利用了写入光波条件下的布拉格角。而且，他只是讨论了非倾斜透射式体全息光栅这一特殊情况。而对于一般的反射式体全息光栅参数的测量没有提及。

对于写好的光栅介质，还需要显影、定影等化学处理，导致记录介质厚度产生不定量的收缩或膨胀。同时引起光栅周期及光栅倾斜角等参数的改变。此时，利用写入条件确定光栅参数缺乏严密性，这样就很难针对实际器件进行准确的理论设计，给反射式体全息光栅的实际应用带来了很大的困难。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种反射型体全息光栅参数获取的方法，

技术方案

一种反射型体全息光栅参数获取的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：以任意波长的两束光束λ₁和λ₂分别照射待测量反射型体全息光栅并发生衍射，测量波长λ₁和λ₂所对应的角度选择性曲线，分别得到波长λ₁和λ₂对应的衍射效率角度选择性曲线；

步骤2：根据λ₁和λ₂对应的衍射效率角度选择性曲线得到布拉格匹配条件下的入射角，即λ₁的衍射效率最大处对应的入射角θ₁和λ₂的衍射效率最大处对应的入射角θ₂；

步骤3：根据折射定律，计算出布拉格匹配条件反射型体全息光栅对应的入射角ψ_R1和ψ_R2：

sinθ₁/sinψ_R1＝n₀

sinθ₂/sinψ_R2＝n₀

其中n₀为反射型体全息光栅平均折射率。

步骤4：利用布拉格匹配条件下介质中入射角与光栅倾斜角的关系式λ₁/λ₂＝cos(ψ_R1-φ)/cos(ψ_R2-φ)，计算出光栅倾斜角

φ＝ψ_R2-arctan{[cos(ψ_R1-ψ_R2)-λ₁/λ₂]/sin(ψ_R1-ψ_R2)}；

步骤5：计算光栅周期Λ＝λ₁/2n₀cos(φ-ψ_R1)；