摘要：论文基于严格耦合波理论(Rigorous Coupled-Wave Analysis,RCWA),并采用遗传算法进行优化,设计并制作了一种具有高衍射效率的亚波长结构dammann光栅。光栅的分束比为1×11,最小特征尺寸为0.95μm,衍射效率设计值达到95%,优于传统dammann光栅约15%,且均匀性设计值小于2%。论文采用电子束光刻直写技术和反应离子刻蚀技术在石英基底上制作出亚波长结构图形。实验结果表明,电子束扫描曝光可以获得纳米级的图形分辨率。对石英基底的反应离子刻蚀中,射频功率、工作气压及气体流量均对刻蚀速率和栅线的表面形貌产生不同程度的影响,论文主要针对该问题进行了讨论。同时,论文也对电子束光刻直写过程中产生的线宽误差因素进行了分析。

摘要：传统的基于标量衍射理论方法设计的dammann光栅衍射效率较低。基于严格耦合波理论和遗传算法,介绍了亚波长结构偶数分束数dammann光栅的设计方法。利用优化程序设计了多个光栅结构并对设计结果进行了分析,讨论了关键参数的选取及设计参数和光波偏振态的变化对分束效率和均匀性的影响。仿真结果表明所设计的偶数束dammann光栅分束均匀性很好并且分束总效率均达到93%以上,而零级衍射效率均降到了0.64%以下,达到了较好的去零级衍射的效果。

摘要：基于夫琅禾费远场衍射理论和达曼(dammann)光栅设计原理,利用液晶空间光调制器(LCSLM)的相位调制特性设计了产生5×5点阵结构光的相位型光栅。以显示二维dammann光栅为例,采用模拟退火算法根据预期的光能利用率和光强不均匀性对光栅一个周期内的相位分布值进行优化,设计了5×5点阵dammann光栅分束结构。然后利用Matlab进行远场衍射仿真,光能利用率可达到79.94%,光强不均匀性可达到13.28%。将光栅结构加载到LCSLM上,得到了光强不均匀性为27.53%、零级衍射光强均匀分布的5×5点阵,且光能利用率达到71.06%。数值模拟及光学实验结果证明了LCSLM可以在结构光再现光学系统中清晰地再现点阵结构光。与传统的结构光相比,设计的结构光在衍射距离发生变化的时候,其点与点之间的间距不发生改变。

摘要：为了提高激光表面硬化的加工效率，可采用线状点阵分布光束取代原始单点高斯分布光束作为加工光源。利用均匀采样的dammann光栅设计了线状点阵分布整形光束，对比了三种评价函数参数修订下的设计输出，其中一种修订方法得到较均匀输出，其他两种修订方法得到低零级的输出结果。设计并制作了一种非均匀线状多点阵分布整形光束用于实际表面硬化，得到的加工效果与设计要求相一致。

摘要：为实现激光阵列发生器点阵列任意排布,研制了一种非n×n型达曼(Danmmann)光栅。本文以严格耦合波分析理论为基础,设计了一种衍射效率较高的4台阶非n×n型dammann光栅,采用快速傅里叶变换算法进行了优化。运用Virtual Lab仿真软件进行模拟,形成两行强度均匀的点光斑,排布方式为第一行为4个,第二行为3个,总衍射效率为93.30%,不均匀性小于5%。通过电子束光刻直写进行变剂量曝光制作抗蚀剂掩模,并采用反应离子刻蚀技术以石英为基底制作出了非n×n型Danmmann光栅。通过扫描电子显微镜测得了光栅面型,并分析了光栅表面粗糙度,根据反应离子刻蚀过程中射频功率、工作气压及气体流量3种工艺参数对表面粗糙度的影响程度,确定光栅了制备工艺的最优参数组合。结果表明:当射频功率为110 W,工作气压为1×10^(-3)Pa,气体流量为35 m L/min时,光栅的表面粗糙度值最佳,值为23.45 nm。

摘要：二元光学被誉为“90年代的光学”。它是基于光波的衍射理论,利用计算机辅助设计以及超大规模集成电路制作工艺,在基片(或传统光学器件表面)上刻蚀产生具有多个微小台阶深度的浮雕结构,形成纯位相、同轴再现并具有极高衍射效率的一类衍射光学器件。它以多阶位相结构近似相息图的连续浮雕结构。这种平面浮雕结构的二元光学器件具有重量轻、易复制、造价低等特点,而且在实现微小、阵列、集成以及任意波面变换等功能方面独具优势,从而使光学工程与技术在空间技术、激光加工、计算技术与信息处理、光纤通信及生物医学等众多领域中显示出重要作用及广阔的应用前景。以下简介我们所研究的几种有代表性的二元光学器件。

摘要：达曼(dammann)光栅作为一种常用的分束器件,在光互连、光通信、光计算和多重成像等领域已广泛应用。在介绍dammann光栅设计原理的同时,重点论述了dammann光栅的计算机辅助设计过程。

摘要：通过将衍射光学元件的设计视为约束优化问题,以dammann光栅为例,提出了一种采用自适应粒子群算法设计衍射光学元件的方法。该方法不仅保证了算法的全局收敛,而且提高了算法的收敛速度和解的质量;通过引入罚函数,较好地平衡了衍射效率和光强均匀性之间的关系,在保证衍射效率的情况下,提高了各衍射级次光强分布的均匀性。设计了分束比为15的dammann光栅。仿真结果显示,该方法可以在给定期望衍射效率的情况下获得较快的收敛速度,光强均匀性可以达到10-5数量级。

摘要：激光应用领域的逐步扩大，对激光光束空间强度分布提出了越来越高的要求。为了实现激光光束的空间强度分布多样化，利用衍射光学原理开展了激光光束整形研究。针对不同输出光束的空间光强分布特点，选用了不同的具体设计方法，分别利用dammann光栅、几何变换法、GS算法设计实现了点阵、多圆环、线状和非对称图样等分布的整形光束，并利用空间光调制器对计算相位的实际整形效果进行了验证。实验结果表明，衍射光学用于激光光束整形研究具有设计灵活的特点，且整形后的输出光束均能够满足设计要求，可为激光整形技术的深入研究提供参考和依据。