专利名称：一种反射型体全息光栅参数获取的方法
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A、光栅倾斜角、光栅折射率调制度H1和有效厚度8等光栅参数。参照图I。
对于光栅周期A、光栅倾斜角Cj5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 Ii1和有效厚度8，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Ii1和有效厚度8 (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I :以任意波长的两束光束X i和X 2分别照射待测量反射型体全息光栅并发生衍射，测量波长^和X2所对应的角度选择性曲线，分别得到波长^和X2对应的衍射效率角度选择性曲线；步骤2 :根据^和X 2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、!的衍射效率最大处对应的入射角Q :和、2的衍射效率最大处对应的入射角
02；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Vki 和 Vk2 :sin 0 Jsin Vei = n0sin 0 2/sin VE2 = n0其中Iltl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A1Z^2 =cos ( ￥E1-4>)/ cos ( ￥ R2- 4)),计算出光栅倾斜角
权利要求
1.一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I:以任意波长的两束光束^和X2分别照射待测量反射型体全息光栅并发生衍射，测量波长^和X2所对应的角度选择性曲线，分别得到波长^和入2对应的衍射效率角度选择性曲线；步骤2:根据^和X2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X1的衍射效率最大处对应的入射角9 :和的衍射效率最大处对应的入射角0 2 ；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Vki和Vr2 sin 0 Jsin ￥E1 = n0sin 0 Jsin VE2 = n0 其中％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\ J \ 1 =cos ( ￥E1-4>)/ cos ( ￥ R2- 4)),计算出光栅倾斜角小=￥E2-arctan {[cos ( Vei- ￥E2) \ 2]/sin ( Vei- ￥E2)}； 步骤5:计算光栅周期A = A 1/2n0cos(4)-￥E1)； 步骤6:以X1(或X2)作为计算光栅折射率调制度及光栅有效厚度的读出光束，以该读出光束衍射效率角度选择性曲线上与主峰值紧邻的两个衍射效率零点对应的入射角0_:与0_2，并利用折射定律将上述入射角换算到光栅介质内所对应的入射角U^1 =arcsin (sin 0—i/rio)，v_2 = arcsin (sin 0 _2/n0)； 步骤7:计算光栅厚度5 = 2;r，其中 nI = V(9^i2 - 4 2) / (9af - Aa22)；b1 = [(2 31 / 入)(308(4)-V-i) _(31 入 J A2n0]/[2(COS V—f (入 J An0) cos ￠)]；b2 = [ (2 / 入)cos ( - V -2) — ( n 入 / A 2n0] / [2 (cos V _2_ (入 / A n0) cos )]；ax = n I Xy ^jcos y/_x (cos y/_x -(/I1 / An0) cos ￠)；a2 =TT I \ ^jcos y/_2 (cos y/_2 - (/I1 / An0) cos ￠)。
2.根据权利要求I所述反射型体全息光栅参数获取的方法，其特征在于步骤5计算光栅周期 A =入 2/2n0cosO-VK2)。
全文摘要
本发明涉及一种反射型体全息光栅参数获取的方法，利用不同读出波长的布拉格匹配条件之间的关系，通过布拉格匹配条件下，入射角度与光栅倾斜角之间的关系公式以及布拉格角与光栅周期的计算公式，得到光栅周期和光栅倾斜角。利用选定的某一读出波长得到的衍射效率曲线上的两个衍射效率零点处对应的入射角，并将得到的两个角度以及上述步骤中得到的光栅周期及光栅倾斜角分别代入到衍射效率公式中，即可得到光栅折射率调制度和有效厚度。
文档编号G01M11/02GK102620908SQ201210074630
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月20日 优先权日2012年3月20日
发明者吴冰静, 姜宏振, 张颜艳, 王骏, 赵建林, 邸江磊, 陈鑫 申请人:西北工业大学