文档介绍：全息平面光栅的制作及其参数测定
实验目的
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掌握空间频率较低的全息平面光栅的制作方法。
、扩束与准直的基本方法,熟练地获得和检验平行光。
用几何光学和物理光学方法测定全息光栅的光栅常数。
仪器及用具
光学平台(全息台),He---Ne激光器,定时器,快门,50%分束镜,平面镜,全息干板,像屏,底片夹,透镜,显定影用具,读数显微镜等。
实验原理
全息光栅是用全息照相的方法制作的一种分光元件。与用普通方法制作的刻划光栅和复制光栅相比,全息光栅没有周期性误差,杂散光少,分辨率和衍射效率高,制作的环境条件要求较低,因而其应用越来越广泛。
两列同频率的相干平面光波以一定夹角相交时,在两光束重叠区域将产生干涉现象。如图1(a)所示,在z=0的xy平面(该平面垂直于纸面)上将接收到一组平行于y轴的明暗相间的直条纹,其光强分布和条纹间距分别为
(1)
(2)
式中:、分别为两束相干光与(x y)平面的法线夹角,为两束光的会聚角。当两束光对称入射即时,有

(a) (b)
图1
(3)
令为干涉条纹的空间频率,则
(4)
如果在处平行于平面放置一块全息干板(图1 b),则经曝光、显影、定影等处理后,即可获得一张全息光栅。当空间频率比较小时,称之为低频全息光栅。
四、实验光路
本实验采用马赫—曾特尔干涉仪光路,如图2所示。它主要是有两块50%的分束器、和两块全反射镜、组成。四个反射面互相平行,中心

图2
光路构成一个平行四边形。扩束镜和准直透镜共焦以后产生平行光,平行光射到上分成两束,这两束光经、反射后在上相遇发生干涉,在后面的观察屏上可观察到干涉条纹。如果条纹太细可用读数显微镜来观察。
五、光路调节
平行光的产生和检验
平行光由扩束镜和准直镜产生,、两者构成一个倒装望远镜,其作用一是扩束,二是压缩激光的发散角。
扩束镜的调节。让激光细束通过屏上小孔,屏后适当的位置上放置有十字刻度尺的白屏,调节白屏位置使激光束射到十字刻度的中心点上。扩束镜置于孔屏和白屏之间适当位置,调节扩束镜的各微调旋钮,使扩束镜反射回来的自准直像点刚好进入孔屏小孔,而扩束后的光斑成为一个以白屏中心点为中心的平滑高斯型光斑。
准直镜的调节。在调好的扩束镜后放入准直镜,准直镜距扩束镜的距离约为二者焦距之和。然后用平行平晶调整出射平行光到最佳状态。具体采用剪切法检查光束的不平行度(见附Ⅰ)。将被测光束倾斜投射到平晶上,观察平晶两表面反射光重合部分的干射条纹,沿光轴方向移动准直镜,使干涉条纹最宽或成均匀视场为止。此时从准直镜出射的光为平行光束。
两光束夹角大小的测定
由式(3)可看出,干涉条纹的间距是由两光束的会聚角决定的。改变会聚角便可获得不同光栅常数的光栅。当比较小时,,,因此,只要测出,便可估算光栅的空间频率。具体办法是将透镜放在两光束重叠区,则两光束在的后焦面上会聚成两个亮点,如图3所示。若两亮点间的距离为,透镜焦距为,则两光束的会聚角可表示为,光栅的空间频率为:
(5)

图3