一种反射光栅衍射效率检测装置

王 勇，蔡 立，陆纪伟

(淮海工学院 理学院，江苏 连云港 222005)

一种反射光栅衍射效率检测装置

王 勇，蔡 立，陆纪伟

(淮海工学院 理学院，江苏 连云港 222005)

利用单色仪设计并搭建了一套测量反射体积光栅衍射效率的装置，其具有简便准确、自动扣除底数、抗干扰能力强等优点，较好地解决了反射光栅衍射效率的测量问题。

检测装置；反射光栅；衍射效率

当两束准直的相干光线从厚记录介质前后表面照射介质，对记录介质曝光并处理后就得到了反射体积光栅。反射体积光栅只反射某一特定波长的光线，所以反射体积光栅又可称作“反射滤光片”“陷波器”。反射光栅是一种重要的光学元件，常被用在光栅光谱仪、光栅单色仪等设备中。

衍射效率是反映光栅性能的重要参数，测量衍射效率是制作反射光栅和反射全息图的重要步骤，也是评价记录介质性能和记录介质处理工艺的重要指标。一般将光栅衍射效率定义为衍射光通量和照明光总光通量之比。常见的测量方法是将衍射光引入积分球，利用光电转换器件获得电压信号[1];有的是直接用照度计测量衍射光强[2];也有采用双联光栅光谱仪结构、以线阵NMOS作为接收器件的测量装置[3]。上述方法都是采用直接测量衍射光通量的方法，而衍射光方向会因各种原因(照明光入射角度不准确、介质收缩或膨胀等)发生改变，找不准衍射方向就将影响测量准确性。

本文设计的测量装置是采用测量透射光通量的手段得到衍射效率，消除了上述影响因素，提高了测量的简便性和准确性。

1 检测装置设计

图1中，右边为单色仪，左上角为样品室。单色仪中M0为反射镜;M1和M2为准直镜(凹面镜);G为闪耀分光光栅。

图1 检测装置结构图

测量原理是利用单色仪产生的单色光，从单色仪出口狭缝出来后进入样品室，单色光照射在样品光栅上(样品架固定在精密转台上，便于调整和测量偏转角)，经过样品后的透射光线经聚光镜聚焦后，透过样品室出口狭缝射入光电倍增管进行光电转换，利用微弱光检测仪测量透射光的电压信号。光源采用溴钨灯和氘灯组合，可实现190～2 500 nm波长的单色光扫描。通过单色仪扫描，使不同波长的单色光依次照射样品，光谱仪即可记录样品对不同波长的吸收特性。记录的光强信号以ASC码数据形式存储，方便数据处理运算。

测量光栅样品反射效率的方法是先在样品架上放置干版基底(干版未曝光部分、与光栅同等工艺处理过的)，用单色仪作光谱扫描测出“基底信号”。然后将样品放在样品架上(注意满足Bragg入射)，测量得到“样品透射光谱信号”。用“基底信号”—“样品透射光谱信号”=“样品反射光谱信号”，然后用“样品反射光谱信号”/“基底信号”=“样品反射效率”。在“样品反射效率”图谱上即可读出“反射效率”“反射峰值波长”和“反射光波带宽”。图2是测量某反射光栅的结果图谱，上图中三条谱线从上到下依次为“基底信号”“样品透射光谱信号”“样品反射光谱信号”;下图谱线为“样品反射效率”。从下图中可读出该光栅的反射峰值波长为602 nm、衍射效率峰值为65、带宽为48 nm、半带宽为25 nm。

图2 反射光栅特性测量结果图谱

2 结束语

该检测装置所用部件均为常见器材，搭建方便、测量简单易行、测量精度较高，利用该装置可以方便地测量反射光栅的衍射效率。该装置的优点有：(1)因测量的是透射光通量，所以测量过程中不用经常移动接收器来寻找衍射光方向，提高了测量的可操作性和准确性。(2)该测量方法自动扣除了光栅表面的反射因素，得到的反射光谱即是样品的实际反射光谱。(3)样品放在单色仪出口和光电倍增管之间，测得的结果重复性好，光路调整容易。(4)在样品室里用聚光镜汇聚透射光线到光电倍增管，可以有效避免测量环境中杂散光的影响，该装置可以在不太暗的环境下测量。

[1]王策，浦东林，朱天淳，等.自制全色超细颗粒卤化银乳剂及其反射全息特性[J].光电子·激光，2003，14(12)：1349_1367.

[2]许蕾，张肇群.一种实用的全息图衍射效率测量方法[J].光学技术，1995(5)：15_19.

[3]王芳，齐向东，于宏柱，等.平面反射光栅衍射效率自动测试仪的设计与分析[J].光谱学与光谱分析，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，硕士，高级实验师，研究方向：信息光学、全息技术。