全息光栅实验报告

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1、全息光栅的设计制作与性能表征【买雄目旳21•理解和掌握用全息方法制作光冊的基本原理；2.掌握全息实验光路的基本调节方法和全息光栅的制作技巧；3.掌握全息光柵的基本特性和测试方法；1.掌握全息十板的处理方法。5.了解全息光栅制作技术的主要特点、主要应用领域；:【实验仪器】全息防農平台,半导体激光器，反射镜（2个），分束镜,针孔滤波器,扩束透镜，准直透镜，I：板架.全息I：板等。【实验原理】光柵是重要的分光元件之一，由于它的分辨率优于棱镜，因而许名光学仪器中都采用光栅代替棱镜作为分光的主要元件，如单色仪

2、、光谱仪、摄谱仪等。此外,光栅在现代光学中的应用日趋广泛,如光通信中用作光耦合器、光互连中用作互连元件、激光器中用作选频元件、光信息处理中用作编码器、调制器、滤波器等等。全息光栅制作技术是20世纪60年代随着全息技术的发展而出现的，因其具有传统刻划光柵所不具备的一些优点而哽到人们的重视V-•全息光栅制作原理全息光栅是利用全息照相技术制得的光柵。利用激光良好的时间相「•性及空间柑［:性,用分朿板分成两朿光,经过空间滤波和倒垃望远镜的扩束,形成两朿平行光，这两束有一疋夹角的平行比任空间柑遇形成

3、:涉场，

4、「•涉的结果是一纽平行的条纹一光柵。将全息

5、:板垃于

6、:涉场中记录下

7、:涉的条纹，经显影定影处理后就制得了全息光栅。全息光栅制作的原理如图1所示：设两朿光R和0均为平而波时，两个的光扰动分別如下：R=R严CCrV-fisinth0=qeIt中，波数k丄（空气折射率为1）。2兀图1全息光栅原理图在全息感光板上的合成光强分布是:1=斤「+■2斤cosk(cos6/-1)+xsin](1)令ksin6=coco称为空间I员I频率，0(z)=kz(cos0—1),则(1)式町写成:/=2斤卫0cos(MX+

8、0{z))式中的筑Qcos(ex+0(刃)为「•涉项，由此町知，全息感光版上的I：涉条纹就是余弦(正弦)光柵，只要控制好拍摄时的曝光时间及冲洗恰就可以制成全息光柵。实验光路图为：图6分振幅法制作全息光栅的光路示意图三，实验数据记录与处理次数12345L(cm)10.0015.0020.0025.0030.002AX(cm)10.1014.9019.7524.4529.8△X(平均)cm5.507.459.8712.2314.90sin0=Ax/(Ax2+L2)%0.48190.44480.44250

9、.43940.4448sine(平均值)0.4506将所制得的全息光栅置于激光器前，测量所成零级明条纹与一级明条纹的间距Ax与屏到光栅的距离根据「涉加强条件取k=l时，因为一级衍射角0较小，可以求得光柵常数d=A/sii(t^AL/Sx.再由f”算出空间频率・所以，运用公式dsin0=A,d=A/sin0.所以，最后算出的d=1442nm.f=1/d=6.934E-4(1/nm)Ui实验误差分析1)，全息光栅记录的时候，干板夹持角度有问题，最后导致做光栅衍射时，衍射出的一级明条纹与零级明条纹不在一

10、条线上，导致测量误差。2),全息光栅记录的时候，我们组的干板夹在架上的位置有点低了,导致最后在干板上只有一小部分记录到了光的干涉条纹。3)测量读数误差。五・课后思考题1,全息光栅的应用有哪些？答：借助全息光栅可以帮助人们分辨出肉眼无法鉴别的物质，再生产，通讯，科研等方面有着广泛应用。如应用于单色仪，光谱仪，分析设备，颜色测定仪，生产工艺控制，质量控制等方面。另外在装饰方面，如光栅灯箱利用其分光原理能实现瞬间变画，在一些产品和证件的包装上，利用全息光栅技术制成防伪标识，在先进的数控机床上，利用光栅传感

11、器来实现所需信号的传递……2•我们的实验过程中，干板夹持的位置偏低，导致图案记录部分偏低。且干板夹持的角度不正，虽然最后利用光栅做衍射时也能看到衍射光斑，但必须将干板倾斜很大的角度，也容易产生读数误差。在实验中光路搭建过程也存在很大问题，总是不能非常合理的安排各光学元件，尽量拉大距离，且使两个反射镜光路成等腰三角形，有利于保证光程相等，夹角足够小。在光栅显影，定影处理中，高质量的处理对实验成果有很大作用。