1 中国科学院微电子研究所微电子器件与集成技术重点实验室，北京 100029
2 中国科学院大学，北京 100049
为了抑制传统叉形光栅的高级衍射，提出了一种单一的光学元件，即变栅距叉形光栅，通过适当调节光栅线条的中心位置，有效地抑制了不需要的高级衍射。数值模拟和实验证明，变栅距叉形光栅具有良好的单级衍射特性，可以有效地抑制不需要的高级衍射，与理论预测几乎一致，三级衍射光强可从所需一级衍射光强的24%到弱于背景光强度。然后，分析了最大移动距离、周期和图形面积对抑制高级衍射的影响，同时证实了输出光束具有多拓扑荷的螺旋相位结构。变栅距叉形光栅的高级衍射抑制特性使其在成像、显微和粒子捕捉等方面具有广阔的应用前景。
光栅 光学涡旋 衍射光学 单级衍射 准正弦 光学学报
2022, 42(14): 1405005
1 同济大学 物理科学与工程学院 精密光学工程研究所，先进微结构材料教育部重点实验室，上海 200092；中国工程物理研究院 激光聚变研究中心，等离子体物理重点实验室，四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心，等离子体物理重点实验室，四川 绵阳 621900
3 同济大学 物理科学与工程学院 精密光学工程研究所，先进微结构材料教育部重点实验室，上海 200092
传统光栅的基础研究和应用研究进展一直备受关注。然而，高阶衍射污染使传统光栅获得的光谱纯度受到严重影响。为了抑制高阶衍射贡献，人们提出了许多单级或准单级光栅的设计方案，但它们对高阶衍射的抑制效果不可避免地受到加工精度的限制。提出了一种准周期矩形孔阵列光栅，通过优化矩形孔的概率密度分布函数，获得了比以往设计更大的加工误差宽容度。对这种光栅的衍射特性进行了分析研究。理论计算表明，即使孔径相对误差超过20%，光栅也可以完全抑制二阶、三阶和四阶衍射，五阶衍射效率与一阶衍射效率之比小于0.01%，大大降低了对加工精度的要求。
单级衍射光栅 X射线 光谱仪 加工误差宽容度 single-order diffraction grating X-ray spectrometer tolerance of processing errors 强激光与粒子束
2020, 32(7): 072002
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 等离子体物理重点实验室, 四川 绵阳 621900
二值化梯形透过率光栅是一种具有离轴衍射级次的二维光栅,其各衍射点光强信息和位置信息的确定对该新型光栅的实际应用具有重要意义。然而,目前尚无相关解析理论对其进行合理的描述。为了解决上述问题,通过二维傅里叶变换方法获得了该光栅各个衍射级次光强分布的解析表达式,并根据二维光栅的结构特征给出了在透射式和反射式情况下该光栅满足的光栅方程。这为该新型光栅的光线追迹计算打下了理论基础。最后,将解析表达式计算结果与采用X-Lab软件标量衍射模块计算的数值模拟结果进行比较,验证解析理论的正确性。
梯形透过率光栅 光栅方程 单级衍射 光线追迹 trapezoidal transmission grating grating equation single-order diffraction ray-tracing 强激光与粒子束
2017, 29(2): 021001
