基于写入型光盘反射式相位光栅的衍射特性
发布时间：2021-07-04 12:03
对基于一次性写入型光盘的反射式相位光栅的微观结构和背向衍射特性进行研究。利用简单地剥离普通光盘的方法,获得了光栅常数分别为1 524,751,335 nm的自制聚碳酸酯相位光栅。分别对这3种自制光栅的背向衍射特性进行比较分析,发现CD-R和DVD-R光栅的衍射光谱在可见光区域,而BD-R相位光栅的衍射光谱在近紫外区域;CD-R相位光栅存在叠级现象,并且衍射级次越大,角分辨率越大;这3种光栅的衍射光谱的各个衍射峰与偏向角呈现近似线性关系,并且随着光栅常数的减小,同级衍射光谱角分辨率增大,最大角分辨率为0.333（°）/nm。另外,当入射光波长大于光栅常数波长时,DVD-R和BD-R相位光栅相当于亚波长光栅,仅存在0级衍射波。
【文章来源】：常州大学学报(自然科学版). 2020,32(05)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
3种光盘PC层的SEM图
可利用简化的标量衍射理论分析光盘相位光栅的分光现象[11-12]。设一束平行宽带复色光照射在反射矩形位相光栅后,复合光将按波长分开(如图3所示),其遵循光栅方程d(sini±sinθ)=kλ (k=0,±1,±2…) (1)
首先对3种光盘相位光栅的背向衍射光谱进行研究。为了便于观察和分析,根据衍射级次进行分类分析(如图2所示)。当入射角为0°时,在近紫外-可见-近红外(200～1 000 nm)检测波段范围内,3种光盘相位光栅在特定辐射方向上出现了衍射分光现象,但3者之间存在明显差别。如图2(a)、图2(d)和图2(f)所示,CD-R,DVD-R和BD-R相位光栅分别在偏向角(θ)为0～15°,0～30°和0～41°角度检测范围内,未出现色散现象,并且随着角度的增加,复色光迅速变弱。随着角度的增大,CD-R,DVD-R和BD-R相位光栅分别在θ=16°～88°,31°～90°和42°～73°出现了分光现象(图2(b)、图2(c)、图2(e)和图2(g))。在该测量系统中,CD-R相位光栅可观测到多级衍射(图2(b)和图2(c)),而DVD-R和BD-R相位光栅仅可观测到1级衍射(图2(e)和图2(g))。对于CD-R相位光栅,1和2级衍射光谱的θ范围分别为16°～41°(416～972 nm(检测上限受仪器检测范围限制))和31°～82°(385～734 nm),并且1级衍射光谱衍射效率明显高于2级衍射光谱。另外,衍射光谱存在叠级现象,谱线交叠发生在θ=31°～41°,相应的自由光谱范围分别为416～741 nm(θ=16°～30°)和498～734 nm(θ=42°～82°),可见2个自由光谱范围基本覆盖可见区。对于DVD-R和BD-R相位光栅(图2(e)和图2(g)),1级衍射光谱的θ范围分别为31°～90°(378～738 nm)和42°～73°(213～303 nm)。可见随着光栅常数的减小,光谱覆盖范围减小。从光栅分光范围分析来看, CD-R,DVD-R的PC层适于可见光范围分光,而BD-R适于近紫外范围分光。另外,值得注意的是,当光栅常数波长小于入射光波长时,DVD-R和BD-R相位光栅仅存在0级衍射波,该现象可归因于亚波长微纳结构相当于一层等效介质,无法发生干涉[2]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]大面积银微纳光栅的制备及其表面等离子体共振传感特性研究[J]. 陈志伟,郎咸忠,唐斌,朱熠奇,吴钦,蒋美萍. 电镀与涂饰. 2019(07)
[2]位相光栅色散特性的矢量衍射理论分析[J]. 巴音贺希格,齐向东,唐玉国. 物理学报. 2003(05)
本文编号：3264754
【文章来源】：常州大学学报(自然科学版). 2020,32(05)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
3种光盘PC层的SEM图
可利用简化的标量衍射理论分析光盘相位光栅的分光现象[11-12]。设一束平行宽带复色光照射在反射矩形位相光栅后,复合光将按波长分开(如图3所示),其遵循光栅方程d(sini±sinθ)=kλ (k=0,±1,±2…) (1)
首先对3种光盘相位光栅的背向衍射光谱进行研究。为了便于观察和分析,根据衍射级次进行分类分析(如图2所示)。当入射角为0°时,在近紫外-可见-近红外(200～1 000 nm)检测波段范围内,3种光盘相位光栅在特定辐射方向上出现了衍射分光现象,但3者之间存在明显差别。如图2(a)、图2(d)和图2(f)所示,CD-R,DVD-R和BD-R相位光栅分别在偏向角(θ)为0～15°,0～30°和0～41°角度检测范围内,未出现色散现象,并且随着角度的增加,复色光迅速变弱。随着角度的增大,CD-R,DVD-R和BD-R相位光栅分别在θ=16°～88°,31°～90°和42°～73°出现了分光现象(图2(b)、图2(c)、图2(e)和图2(g))。在该测量系统中,CD-R相位光栅可观测到多级衍射(图2(b)和图2(c)),而DVD-R和BD-R相位光栅仅可观测到1级衍射(图2(e)和图2(g))。对于CD-R相位光栅,1和2级衍射光谱的θ范围分别为16°～41°(416～972 nm(检测上限受仪器检测范围限制))和31°～82°(385～734 nm),并且1级衍射光谱衍射效率明显高于2级衍射光谱。另外,衍射光谱存在叠级现象,谱线交叠发生在θ=31°～41°,相应的自由光谱范围分别为416～741 nm(θ=16°～30°)和498～734 nm(θ=42°～82°),可见2个自由光谱范围基本覆盖可见区。对于DVD-R和BD-R相位光栅(图2(e)和图2(g)),1级衍射光谱的θ范围分别为31°～90°(378～738 nm)和42°～73°(213～303 nm)。可见随着光栅常数的减小,光谱覆盖范围减小。从光栅分光范围分析来看, CD-R,DVD-R的PC层适于可见光范围分光,而BD-R适于近紫外范围分光。另外,值得注意的是,当光栅常数波长小于入射光波长时,DVD-R和BD-R相位光栅仅存在0级衍射波,该现象可归因于亚波长微纳结构相当于一层等效介质,无法发生干涉[2]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]大面积银微纳光栅的制备及其表面等离子体共振传感特性研究[J]. 陈志伟,郎咸忠,唐斌,朱熠奇,吴钦,蒋美萍. 电镀与涂饰. 2019(07)
[2]位相光栅色散特性的矢量衍射理论分析[J]. 巴音贺希格,齐向东,唐玉国. 物理学报. 2003(05)
本文编号：3264754
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