可见光波段内高衍射效率透射体位相全息光栅的理论与实验研究

【摘要】：透射体位相全息光栅具有衍射效率高、噪声低、分辨率高等优点,广泛应用于天文光谱学、超快激光以及波分复用等技术领域。以PGP(棱镜-光栅-棱镜)为分光元件的成像光谱仪,其中的光栅即采用透射体位相全息光栅,在高分辨光学遥感领域中有着重要的应用前景。 本文对高衍射效率透射体位相全息光栅进行理论和实验研究。首先介绍了体位相全息光栅的研究意义和国内外的研究进展。理论计算方面,简要叙述了严格耦合波理论和Kogelnik耦合波理论,在此基础上,通过计算相关性描述和比较两种理论的近似程度,以此研究Kogelnik耦合波理论的近似条件。结果表明,两种理论的近似程度与光栅条纹密度、介质厚度和折射率调制度有关。分别用严格耦合波理论和Kogelnik耦合波理论设计了线对数为462lp/mm和1000lp/mm的高衍射效率透射体位相全息光栅。 工艺制作方面,通过调整和控制DCG全息记录干版的制备条件、透射体光栅曝光量以及曝光后干版的工艺处理条件,研制出了基本符合理论设计要求的高衍射效率透射体位相全息光学元件。 实验测试方面,对拍摄的透射体位相全息光栅进行+1级衍射效率和角度选择性测试和分析。在可见光波段范围内,462lp/mm光栅的最大衍射效率接近92%,1000lp/mm光栅的最大衍射效率接近98%。为进一步研发用于PGP成像光谱仪的透射体位相全息光栅提供了技术支持。