超短脉冲经反射型体光栅后的光束传输特性分析课程设计.docx

武汉理工大学《专业课程设计3(信息光学)》课程设计说明书PAGE\*MERGEFORMAT31武汉理工大学《专业课程设计3(信息光学)》课程设计说明书目录TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc329203326"1基本原理PAGEREF_Toc329203326\h1HYPERLINK\l"_Toc329203327"1.1体光栅的理论分析PAGEREF_Toc329203327\h1HYPERLINK\l"_Toc329203328"1.2Kogelnk耦合波理论PAGEREF_Toc329203328\h1HYPERLINK\l"_Toc329203329"2建立模型描述PAGEREF_Toc329203329\h2HYPERLINK\l"_Toc329203330"2.1反射型体全息光栅模型PAGEREF_Toc329203330\h2HYPERLINK\l"_Toc329203333"2.2修正的耦合波理论PAGEREF_Toc329203333\h6HYPERLINK\l"_Toc329203334"3仿真结果及分析PAGEREF_Toc329203334\h8HYPERLINK\l"_Toc329203335"4调试过程及结论PAGEREF_Toc329203335\h16HYPERLINK\l"_Toc329203336"5心得体会PAGEREF_Toc329203336\h16HYPERLINK\l"_Toc329203337"6思考题PAGEREF_Toc329203337\h17HYPERLINK\l"_Toc329203338"7参考文献PAGEREF_Toc329203338\h18HYPERLINK\l"_Toc329203339"8附录PAGEREF_Toc329203339\h18HYPERLINK\l"_Toc329203340"8.1(不同脉冲宽度)入射光强度-波长频谱源代码PAGEREF_Toc329203340\h18HYPERLINK\l"_Toc329203341"8.2(不同光栅厚度)衍射光强度-波长频谱源代码PAGEREF_Toc329203341\h20HYPERLINK\l"_Toc329203342"8.3(不同光栅周期)衍射光强度-波长频谱源代码PAGEREF_Toc329203342\h22HYPERLINK\l"_Toc329203343"8.4(不同脉冲宽度)衍射光强度-波长频谱源代码PAGEREF_Toc329203343\h24HYPERLINK\l"_Toc329203344"8.5(不同光栅周期)衍射效率-波长频谱源代码PAGEREF_Toc329203344\h27HYPERLINK\l"_Toc329203345"8.6(不同光栅周期)衍射效率-光栅厚度频谱源代码PAGEREF_Toc329203345\h28HYPERLINK\l"_Toc329203346"8.7(不同光栅厚度)衍射效率-波长频谱源代码PAGEREF_Toc329203346\h29超短脉冲经反射型体光栅后的光束传输特性分析1基本原理1.1体光栅的理论分析当物光和参考光发生干涉，记录介质的厚度是条纹间距的若干倍时，则在记录介质体内将记录下干涉条纹的空间三维分布，这样便形成了体全息，或称体光栅。当记录介质厚度小于干涉条纹间隔时，将得到平面全息或薄全息。现引入一个相对厚度参数Q来区别厚光栅还是一个薄光栅：Q=2πdλ0Λ2n（1）其中λ0是再现光波在真空中的波长，n是记录介质平均折射率，d是光栅厚度，Λ是光栅周期。当Q>10时认为该光栅是"厚"光栅，Q<10时为"薄"光栅。根据记录过程中物光束和参考光束之间的相对位置，体光栅可分为透射体光栅和反射体光栅。当物光与参考光来自介质同一侧时，形成透射型体光栅；而当物光与参考光从记录介质的两侧入射时，所记录的为反射型体光栅。1.2Kogelnk耦合波理论对体全息光栅衍射特性的研究，目前广泛采用的研究方法是Kogelnk在1969年提出的耦合波理论，主要是用来分析单色平面波入射到体光栅后的衍射特性，Kogelnk耦合波理论基本思想从波动方程出发，根据记录介质的电学和光学常量，推导并求解了体光栅的耦合波方程组，从而求得衍射和透射光场，进一步得到体光栅的衍射效率及其布拉格选择性条件。与其它理论相比，它具有简单的数学表达形式，物理概念明确等显著的优点，并且对相位体光栅的零级和一级衍射效率的计算理