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《中国科学技术大学》 2006年
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变间距光栅设计、制作及其在位移传感器中的应用研究

楼俊  
【摘要】:自从19世纪末Henry Rowland发明衍射光栅刻划机和凹面光栅分光装置以来,光栅分光仪器就已成为光谱分析领域的主角。光栅是光谱分析研究中的重要色散元件,其作用与棱镜相似,但在许多方面光栅的性能更好,并且使用方便。在许多光谱仪器中,光栅成本仅占总成本的一小部分,但衍射光栅的质量却从根本上决定了整个系统所能达到的光谱性能。 理论分析表明,有目的的改变光栅的线密度分布(即周期分布)或者改变光栅基底的面形,有可能使光栅具有自动聚焦和消像差的能力,从而可以减少系统中的光学元件,提高仪器的分辨率。变间距光栅(Variable-Line-Space Gratings或Varied-Line-Space Gratings,简称VLS光栅)也叫做消像差光栅,其线密度分布一般用线密度分布方程来表示,它直接影响VLS光栅的聚焦性能和像差两个主要参数。广义上任何变周期的光栅都可以称为VLS光栅。VLS光栅在19世纪末就被提出,上世纪五六十年代激光的出现,使我们可以利用全息的方法来制作VLS光栅。目前VLS光栅已广泛应用于同步辐射光束线、光纤通信、光电探测、等离子体物理研究、空间光谱仪、表面干涉计量等领域,深入研究VLS光栅的设计、制作及其应用,具有非常重要的意义。 国外研究VLS光栅已经有多年的历史,国内相关研究很少,其设计、制作以及应用仍需进一步研究。本文第二章介绍了衍射光栅原理、分类及其应用简介。在第三章中,我们简述了以光程函数为基础的全息变间距光栅几何理论,研究利用遗传算法对全息VLS光栅光路进行优化计算,推导出了目标函数的积分形式;计算了球面波干涉及球面波与非球面波干涉情况下的全息记录参数,给出了线密度误差曲线;分析了记录参数误差对线密度分布的影响;由于一维线密度分布方程相同的VLS光栅,其刻线弯曲程度可能会有很大的差异,因此还研究了不同记录参数情况下的刻线弯曲程度,并给出了用于评价光栅刻线弯曲程度的表达式,指出球面波与非球面波干涉得到的光栅线条并不一定比球面波干涉得到的线
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP212.1

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 孔鹏;平场全息凹面光栅设计方法及制作关键技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王力超;大行程高精度定位系统控制技术研究[D];安徽大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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6 盖永军;汪沛;梁建民;王静泉;;磁致伸缩位移传感器在飞行模拟器中的应用[A];第八届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2010年
7 庄国志;马剑清;廖恒增;;光纤光栅在悬臂梁受撞击负荷下的主动控制研究[A];2010中国仪器仪表学术、产业大会(论文集2)[C];2010年
8 段玉岗;丁玉成;卢秉恒;;集成电路(IC)压印制造用光固化刻蚀胶的研究[A];2005年中国科协学术年会论文集第8分会场光固化与数字成像技术及其应用论文集[C];2005年
9 文泓桥;盛钟延;石志敏;何赛灵;;凹面光栅型解复用器的通带平坦化设计[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
10 李朝明;吴建宏;唐敏学;;平场全息凹面光栅的设计[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 管祖光;分布式光纤传感系统的低相干复用研究[D];浙江大学;2010年
2 王峥;磁致伸缩直线位移传感器弹性波机理研究[D];太原理工大学;2011年
3 钟俊;宏观尺度的纳米级定位控制技术研究[D];中国科学技术大学;2011年
4 李兵;La_(0.7)Ba_(0.3)MnO_3薄膜的应变和气氛退火效应研究[D];中国科学技术大学;2011年
5 张少梅;LiNbO_3的光波导特性研究和平板光子晶体结构的制备[D];山东大学;2011年
6 赵金花;离子注入光学晶体波导结构的特性研究[D];山东大学;2011年
7 谭杨;光学晶体波导中的激光和非线性效应[D];山东大学;2011年
8 王敏娟;不确定智能梁结构振动控制及展开机构的可靠性预测[D];西安电子科技大学;2011年
9 芦吉云;光纤光栅在智能结构动态监测中的应用研究[D];南京航空航天大学;2009年
10 许国安;深部巷道围岩变形损伤机理及破裂演化规律研究[D];中国矿业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王帅;基于BOTDR技术的地下工程实时监测系统研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 张帆;基于ARM的FBG和光纤F-P传感器通用解调系统的研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
3 彭云;10kV高压开关柜在线测温技术研究[D];华南理工大学;2010年
4 雷飞鹏;双光纤光栅传感器的研究[D];北京交通大学;2010年
5 李丹;测量液位的波纹膜片式光纤Bragg光栅压力传感器[D];昆明理工大学;2008年
6 牛生辉;浮子式光纤Bragg光栅密度传感器[D];昆明理工大学;2010年
7 田高洁;碳纤维增强复合材料中埋入光纤Bragg光栅的传感研究[D];昆明理工大学;2010年
8 纪涛;基于PVDF的低频超低频加速度传感器的研究[D];昆明理工大学;2010年
9 王文;基于实训模拟器互联的汽车柴油发动机实训模拟系统[D];电子科技大学;2010年
10 赵聪;一种基于轴封膜片结构的光纤Bragg光栅靶式流量传感器[D];昆明理工大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 鞠挥,吴一辉,王立鼎;硅光栅的制作与应用[J];微纳电子技术;2002年02期
2 李燕青,郝德阜;衍射光栅制造技术的发展[J];长春理工大学学报;2003年01期
3 李朝明;吴建宏;赵艳皎;唐敏学;;高分辨率平场全息凹面光栅的研制[J];光电子·激光;2006年07期
4 贾辉;姚勇;;微小型光栅光谱仪光学系统的特点与光谱分辨率的提高[J];光谱学与光谱分析;2007年08期
5 向贤毅;温志渝;;用于近红外光谱仪的平场全息凹面光栅的模拟与设计[J];光谱学与光谱分析;2008年07期
6 周倩;曾理江;李立峰;;平场全息凹面光栅制作结构与使用结构之间误差补偿作用的数值模拟与实验验证[J];光谱学与光谱分析;2008年07期
7 周倩;李立峰;;光谱仪用平场凹面光栅的凸面母光栅的消像差设计思路[J];光谱学与光谱分析;2009年08期
8 孔鹏;巴音贺希格;李文昊;唐玉国;崔锦江;;曲率半径误差对平场全息凹面光栅分辨率的影响及其补偿方法[J];光谱学与光谱分析;2011年05期
9 孔鹏;唐玉国;巴音贺希格;李文昊;崔锦江;;零像散宽波段平场全息凹面光栅的优化设计[J];光谱学与光谱分析;2012年02期
10 卢启鹏;;全息凹面光栅平场摄谱仪的光学设计及像差优化研究[J];光学机械;1990年01期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 钟俊;宏观尺度的纳米级定位控制技术研究[D];中国科学技术大学;2011年
2 赵博;衍射光栅的相位拼接[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2000年
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5 万峰;多通道凹面光栅紫外可见分光光度计的设计和研究[D];天津大学;2004年
6 凌青;变间距全息光栅记录光路的建模与优化[D];中国科学技术大学;2006年
7 林华;介质膜光栅:光刻胶掩模占宽比和离子束刻蚀槽深的监控[D];清华大学;2005年
8 节德刚;宏/微驱动高速高精度定位系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
9 李鸣鸣;大行程纳米定位系统若干关键技术研究[D];上海大学;2007年
10 程梁;微型光谱仪系统的研究及其应用[D];浙江大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张斐;一种变距计量光栅刻划的分度定位控制系统研究[D];长春理工大学;2011年
2 陈金华;TCP拥塞控制中主动队列管理算法的研究[D];南京理工大学;2004年
3 赵艳皎;便携式拉曼光谱仪技术的研究[D];苏州大学;2004年
4 董光兴;重铬酸盐明胶全息记录材料的性能增强及应用研究[D];四川大学;2005年
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6 陈赤晶;平面全息光栅的矢量法研究[D];长春理工大学;2006年
7 张占锋;基于OPC技术的仿真控制平台的设计与实现[D];太原理工大学;2006年
8 臧峥宁;大相对口径凹面全息光栅用于拉曼光谱研究[D];苏州大学;2005年
9 陈刚;光刻胶全息光栅掩模槽形的控制和检测[D];苏州大学;2006年
10 杨天智;一种自适应PID控制器在双边剪夹送辊中的应用[D];武汉科技大学;2007年
【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 曾瑾;Ⅳ型凹面全息光栅参数优化及误差分析方法研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
2 寇婕婷;衍射光栅效率自动测试仪光学系统设计与测量误差修正方法研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 鲍芳,李继容,王春茹;磁致伸缩器件及其应用研究[J];传感器技术;2001年08期
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3 李秉实,吴忠;变栅距光栅衍射强度分布的一般公式及其应用[J];传感器世界;2004年05期
4 赵廷超,黄尚廉,陈伟民;机敏土建结构中光纤传感技术的研究综述[J];重庆大学学报(自然科学版);1997年05期
5 卿新林,戴福隆,毛天祥,韩金虎;CALL混杂复合材料的弯曲试验研究[J];复合材料学报;1995年03期
6 陈华波,涂亚庆;输油管道泄漏检测方法综述[J];管道技术与设备;2000年01期
7 管立,孙一,郁可,姜德生;检测材料状态的缠绕光纤及OTDR技术[J];光电子·激光;2000年04期
8 吕海宝,楚兴春,黄锐,谌廷政;分布式光纤压力传感器的研究[J];光电子·激光;1998年05期
9 樊叔维;任意槽形光栅衍射特性的矢量理论分析与计算[J];光学精密工程;2000年01期
10 时轮,郝德阜;变栅距衍射光栅的原理及应用[J];光学精密工程;2001年03期
【相似文献】
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1 楼俊;付绍军;刘正坤;徐向东;何世平;李秉实;吴忠;;全息平面变间距光栅位移传感器研究[J];光子学报;2007年04期
2 朱化凤,陈建文,高鸿奕,谢红兰,徐至展;高频可变间距全息光栅的制作方法的计算机模拟研究[J];物理学报;2005年02期
3 赵育良,李开端,许兆林,张忠民;基于线阵CCD的全息光栅位移自动测量系统的研制与开发[J];光学技术;2002年03期
4 黄早珊;金雪梅;李小龙;欧阳敏;吕晓旭;;平面变间距光栅的夫琅禾费衍射场分析[J];光电技术应用;2010年05期
5 楼俊;刘正坤;徐向东;付绍军;;全息平面变间距光栅线密度分布方程系数研究[J];微细加工技术;2006年04期
6 赵育良,张青臣,李开端;基于线阵CCD的全息光栅位移传感器[J];测试技术学报;2002年03期
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10 张俊俊;江玲玲;;基于AMESIM和遗传算法的液压位置伺服系统优化设计[J];机床与液压;2008年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 周海清;王恭先;陈正汉;;基于面向对象遗传算法的抗滑桩优化设计程序的研制[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集(下册)[C];2003年
2 吴建生;金龙;;基于实数编码的遗传算法神经网络预报建模研究[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集(下册)[C];2004年
3 申元霞;张翠芳;;GA-BP算法在系统辨识中的应用[A];中国自动化学会、中国仪器仪表学会2004年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2004年
4 刘辙;彭亮;崔广才;吴学礼;;混合遗传算法在车间调度中的应用[A];中国自动化学会全国第九届自动化新技术学术交流会论文集[C];2004年
5 曹春红;李文辉;张永坚;;遗传蚂蚁算法在几何约束求解中的应用[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年
6 姜楠;张春森;;遗传算法在图像模板匹配中的应用[A];高精度几何量光电测量与校准技术研讨会论文集[C];2008年
7 张泽宇;刘长岭;;基于位移传感器的数据采集系统研究[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
8 朱秀娥;周宝焜;;振动筛设计的遗传算法[A];福建省科协第三届学术年会装备制造业专题学术年会论文集[C];2003年
9 何奉道;梁向阳;;基于遗传算法的机车周转图优化编制方法[A];1999年中国神经网络与信号处理学术会议论文集[C];1999年
10 刘忠凯;薛正辉;任武;李伟明;高本庆;;用遗传算法优化八木天线[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第二册)[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 李黎 通讯员 徐国青;保税区源禄公司全息光栅填补国内空白[N];宁波日报;2006年
2 桑新霞;Solartron推出新一代S系列位移传感器[N];中国纺织报;2011年
3 林京;《神经网络和遗传算法在水科学领域的应用》将面市[N];中国水利报;2002年
4 成都 胥绍禹 摘译;高精度1μm位移传感器[N];电子报;2008年
5 本报记者 张国圣;彭东林:用时间测量空间[N];光明日报;2008年
6 王继征;Solartron位移传感器在变频式自调匀整仪中的应用[N];中国纺织报;2009年
7 本报实习记者 吴艳;防劫防盗防遗失的自动遥控系统[N];中国知识产权报;2006年
8 ;南方地区雨雪冰冻灾后重建实用技术推介[N];科技日报;2008年
9 程爱娟;旅行推销员问题(TSP)的人工智能解法及其应用[N];新疆科技报(汉);2001年
10 本报记者 李春玲;桥梁支座位移测量向智能化迈进[N];人民铁道;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 楼俊;变间距光栅设计、制作及其在位移传感器中的应用研究[D];中国科学技术大学;2006年
2 张旭;具有拓扑结构布局优化的理论及算法[D];大连理工大学;2004年
3 廖平;基于遗传算法的形状误差计算研究[D];中南大学;2002年
4 周明;高新技术产业投资环境系统研究[D];西北工业大学;2006年
5 张需溥;小型化微带天线的设计与数值分析[D];上海大学;2004年
6 杨春成;空间数据挖掘中聚类分析算法的研究[D];解放军信息工程大学;2004年
7 方娟;基于移动代理的网格资源监控技术的研究[D];北京工业大学;2005年
8 崔晓芳;箱型结构焊接变形预测、控制及应用[D];大连交通大学;2005年
9 张材;薄带坯铸轧板形智能识别与控制系统研究[D];中南大学;2004年
10 田方;遗传算法的改进研究及其在压缩机性能分析与优化中的应用[D];东北大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙晓丽;基于遗传算法的既有线平面及纵断面整正优化设计[D];中南大学;2010年
2 冯秋霞;解最小生成树问题的新的遗传算法[D];西安电子科技大学;2010年
3 郭佳;基于遗传算法的认知无线网络资源分配技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
4 宋品;基于改进遗传算法的波束形成技术研究及其应用[D];西安电子科技大学;2010年
5 朱奉梅;遗传算法在高校排课系统中的研究与应用[D];东北大学;2009年
6 梁云静;基于遗传算法的主题爬虫搜索策略研究[D];湖北工业大学;2010年
7 高建兵;基于遗传算法的模糊推理控制系统的参数优化研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
8 李振业;多向变异遗传算法及其优化神经网络的研究[D];华南理工大学;2011年
9 栾丽霞;遗传算法在潍坊商校排课系统的研究与应用[D];电子科技大学;2011年
10 王辉;基于改进遗传算法的物流配送路径优化研究[D];山东科技大学;2010年
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