王 勇，蔡 立，陸紀(jì)偉

(淮海工學(xué)院 理學(xué)院，江蘇 連云港 222005)

一種反射光柵衍射效率檢測裝置

王 勇，蔡 立，陸紀(jì)偉

(淮海工學(xué)院 理學(xué)院，江蘇 連云港 222005)

利用單色儀設(shè)計(jì)并搭建了一套測量反射體積光柵衍射效率的裝置，其具有簡便準(zhǔn)確、自動(dòng)扣除底數(shù)、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，較好地解決了反射光柵衍射效率的測量問題。

檢測裝置；反射光柵；衍射效率

當(dāng)兩束準(zhǔn)直的相干光線從厚記錄介質(zhì)前后表面照射介質(zhì)，對(duì)記錄介質(zhì)曝光并處理后就得到了反射體積光柵。反射體積光柵只反射某一特定波長的光線，所以反射體積光柵又可稱作“反射濾光片”“陷波器”。反射光柵是一種重要的光學(xué)元件，常被用在光柵光譜儀、光柵單色儀等設(shè)備中。

衍射效率是反映光柵性能的重要參數(shù)，測量衍射效率是制作反射光柵和反射全息圖的重要步驟，也是評(píng)價(jià)記錄介質(zhì)性能和記錄介質(zhì)處理工藝的重要指標(biāo)。一般將光柵衍射效率定義為衍射光通量和照明光總光通量之比。常見的測量方法是將衍射光引入積分球，利用光電轉(zhuǎn)換器件獲得電壓信號(hào)[1];有的是直接用照度計(jì)測量衍射光強(qiáng)[2];也有采用雙聯(lián)光柵光譜儀結(jié)構(gòu)、以線陣NMOS作為接收器件的測量裝置[3]。上述方法都是采用直接測量衍射光通量的方法，而衍射光方向會(huì)因各種原因(照明光入射角度不準(zhǔn)確、介質(zhì)收縮或膨脹等)發(fā)生改變，找不準(zhǔn)衍射方向就將影響測量準(zhǔn)確性。

本文設(shè)計(jì)的測量裝置是采用測量透射光通量的手段得到衍射效率，消除了上述影響因素，提高了測量的簡便性和準(zhǔn)確性。

1 檢測裝置設(shè)計(jì)

圖1中，右邊為單色儀，左上角為樣品室。單色儀中M0為反射鏡;M1和M2為準(zhǔn)直鏡(凹面鏡);G為閃耀分光光柵。

圖1 檢測裝置結(jié)構(gòu)圖

測量原理是利用單色儀產(chǎn)生的單色光，從單色儀出口狹縫出來后進(jìn)入樣品室，單色光照射在樣品光柵上(樣品架固定在精密轉(zhuǎn)臺(tái)上，便于調(diào)整和測量偏轉(zhuǎn)角)，經(jīng)過樣品后的透射光線經(jīng)聚光鏡聚焦后，透過樣品室出口狹縫射入光電倍增管進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，利用微弱光檢測儀測量透射光的電壓信號(hào)。光源采用溴鎢燈和氘燈組合，可實(shí)現(xiàn)190～2 500 nm波長的單色光掃描。通過單色儀掃描，使不同波長的單色光依次照射樣品，光譜儀即可記錄樣品對(duì)不同波長的吸收特性。記錄的光強(qiáng)信號(hào)以ASC碼數(shù)據(jù)形式存儲(chǔ)，方便數(shù)據(jù)處理運(yùn)算。

測量光柵樣品反射效率的方法是先在樣品架上放置干版基底(干版未曝光部分、與光柵同等工藝處理過的)，用單色儀作光譜掃描測出“基底信號(hào)”。然后將樣品放在樣品架上(注意滿足Bragg入射)，測量得到“樣品透射光譜信號(hào)”。用“基底信號(hào)”—“樣品透射光譜信號(hào)”=“樣品反射光譜信號(hào)”，然后用“樣品反射光譜信號(hào)”/“基底信號(hào)”=“樣品反射效率”。在“樣品反射效率”圖譜上即可讀出“反射效率”“反射峰值波長”和“反射光波帶寬”。圖2是測量某反射光柵的結(jié)果圖譜，上圖中三條譜線從上到下依次為“基底信號(hào)”“樣品透射光譜信號(hào)”“樣品反射光譜信號(hào)”;下圖譜線為“樣品反射效率”。從下圖中可讀出該光柵的反射峰值波長為602 nm、衍射效率峰值為65、帶寬為48 nm、半帶寬為25 nm。

圖2 反射光柵特性測量結(jié)果圖譜

2 結(jié)束語

該檢測裝置所用部件均為常見器材，搭建方便、測量簡單易行、測量精度較高，利用該裝置可以方便地測量反射光柵的衍射效率。該裝置的優(yōu)點(diǎn)有：(1)因測量的是透射光通量，所以測量過程中不用經(jīng)常移動(dòng)接收器來尋找衍射光方向，提高了測量的可操作性和準(zhǔn)確性。(2)該測量方法自動(dòng)扣除了光柵表面的反射因素，得到的反射光譜即是樣品的實(shí)際反射光譜。(3)樣品放在單色儀出口和光電倍增管之間，測得的結(jié)果重復(fù)性好，光路調(diào)整容易。(4)在樣品室里用聚光鏡匯聚透射光線到光電倍增管，可以有效避免測量環(huán)境中雜散光的影響，該裝置可以在不太暗的環(huán)境下測量。

[1]王策，浦東林，朱天淳，等.自制全色超細(xì)顆粒鹵化銀乳劑及其反射全息特性[J].光電子·激光，2003，14(12)：1349_1367.

[2]許蕾，張肇群.一種實(shí)用的全息圖衍射效率測量方法[J].光學(xué)技術(shù)，1995(5)：15_19.

[3]王芳，齊向東，于宏柱，等.平面反射光柵衍射效率自動(dòng)測試儀的設(shè)計(jì)與分析[J].光譜學(xué)與光譜分析，2009，29(2)：556_559.

A Detection Device of Reflective Grating Diffraction Efficiency

WANG Yong，CAILi，LU Jiwei
(School of Science，Huaihai Institute of Technology，Lianyungang 222005，China)

A device ofmeasuring reflection volume grating diffraction efficiency has been designed and setup by usingmonochromator，which has the advantages of simpleness and accuracy，automatically deducted from the base and strong ability of anti-interference，better solves themeasurement of reflection grating diffraction efficiency.

detection device;reflection grating;diffraction efficiency

TH741

A

10.3969/j.issn.1672_4550.2014.01.007

2013_02_27

王 勇（1972_），男，碩士，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，研究方向：信息光學(xué)、全息技術(shù)。