發(fā)布時(shí)間：2022-01-08 02:14

　　基于衍射光學(xué)元件的衍射效率與微結(jié)構(gòu)高度誤差的關(guān)系,提出了環(huán)境溫度、微結(jié)構(gòu)高度誤差與衍射效率和帶寬積分平均衍射效率的數(shù)學(xué)分析模型。研究了環(huán)境溫度變化對(duì)帶寬積分平均衍射效率的影響,分析了工作在一定溫度范圍內(nèi)時(shí)帶寬積分平均衍射效率與相對(duì)微結(jié)構(gòu)高度誤差的關(guān)系。對(duì)于工作在8～12mm長(zhǎng)波紅外波段的衍射光學(xué)元件,偏離設(shè)計(jì)波長(zhǎng)越遠(yuǎn),其衍射效率受溫度的影響越大。溫度的變化會(huì)引起100%衍射效率對(duì)應(yīng)的峰值相對(duì)微結(jié)構(gòu)高度誤差發(fā)生改變。當(dāng)衍射光學(xué)元件的相對(duì)微結(jié)構(gòu)高度誤差在±15%范圍內(nèi)時(shí),衍射效率在-40℃～80℃的整個(gè)溫度范圍內(nèi)高于91.89%,帶寬積分平均衍射效率在整個(gè)溫度范圍內(nèi)高于88.58%。 

【文章來(lái)源】：紅外技術(shù). 2020,42(03)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

幾個(gè)不同波長(zhǎng)處的衍射效率與溫度的關(guān)系Fig.3Relationshipofdiffractionefficiencyandtemperatureatseveralwavelengths

第42卷第3期Vol.42No.32020年3月楊亮亮等：溫度與微結(jié)構(gòu)高度誤差對(duì)衍射光學(xué)元件衍射效率的影響研究Mar.2020215圖2衍射效率與波長(zhǎng)和溫度的關(guān)系Fig.2Relationshipofdiffractionefficiency,wavelengthandtemperature圖3幾個(gè)不同波長(zhǎng)處的衍射效率與溫度的關(guān)系Fig.3Relationshipofdiffractionefficiencyandtemperatureatseveralwavelengths當(dāng)環(huán)境溫度為20℃、－40℃和80℃時(shí)，衍射光學(xué)元件的衍射效率隨波長(zhǎng)的變化曲線關(guān)系如圖4所示。溫度降低時(shí)，實(shí)現(xiàn)100%衍射效率的峰值波長(zhǎng)向短波移動(dòng)；溫度升高時(shí)，實(shí)現(xiàn)100%衍射效率的峰值波長(zhǎng)向長(zhǎng)波移動(dòng)。所以，在一定溫度范圍內(nèi)工作的衍射光學(xué)元件，要注意溫度變化時(shí)所引起的峰值波長(zhǎng)改變的現(xiàn)象。根據(jù)圖3和圖4可知在不同溫度下對(duì)應(yīng)的衍射效率，當(dāng)環(huán)境溫度從20℃升高到80℃時(shí)，整個(gè)波段范圍內(nèi)的最小衍射效率從20℃時(shí)的85.33%下降到為84.02%，下降了1.31%；當(dāng)環(huán)境溫度從20℃降低到－40℃時(shí)，整個(gè)波段范圍內(nèi)的最小衍射效率為86.60%，相比20℃時(shí)衍射效率，升高了1.27%。2.2溫度變化對(duì)帶寬積分平均衍射效率的影響當(dāng)相對(duì)微結(jié)構(gòu)高度誤差為零，環(huán)境溫度范圍為－40℃～80℃時(shí)，根據(jù)公式(6)計(jì)算得到衍射光學(xué)元件的帶寬積分平均衍射效率與溫度的關(guān)系如圖5所示。當(dāng)環(huán)境溫度從20℃升高到80℃時(shí)，或從20℃降低到－40℃時(shí)，帶寬積分平均衍射效率都是僅下降了0.02%。改變很校圖4幾個(gè)不同溫度處的衍射效率與波長(zhǎng)的關(guān)系Fig.4Relationshipofdiffractionefficiencyandwavelengthatseveraltemperatures圖5帶寬積分平均衍射效率與溫度的關(guān)系Fig.5RelationshipofPIDEandtemperatu

據(jù)圖3和圖4可知在不同溫度下對(duì)應(yīng)的衍射效率，當(dāng)環(huán)境溫度從20℃升高到80℃時(shí)，整個(gè)波段范圍內(nèi)的最小衍射效率從20℃時(shí)的85.33%下降到為84.02%，下降了1.31%；當(dāng)環(huán)境溫度從20℃降低到－40℃時(shí)，整個(gè)波段范圍內(nèi)的最小衍射效率為86.60%，相比20℃時(shí)衍射效率，升高了1.27%。2.2溫度變化對(duì)帶寬積分平均衍射效率的影響當(dāng)相對(duì)微結(jié)構(gòu)高度誤差為零，環(huán)境溫度范圍為－40℃～80℃時(shí)，根據(jù)公式(6)計(jì)算得到衍射光學(xué)元件的帶寬積分平均衍射效率與溫度的關(guān)系如圖5所示。當(dāng)環(huán)境溫度從20℃升高到80℃時(shí)，或從20℃降低到－40℃時(shí)，帶寬積分平均衍射效率都是僅下降了0.02%。改變很校圖4幾個(gè)不同溫度處的衍射效率與波長(zhǎng)的關(guān)系Fig.4Relationshipofdiffractionefficiencyandwavelengthatseveraltemperatures圖5帶寬積分平均衍射效率與溫度的關(guān)系Fig.5RelationshipofPIDEandtemperatures2.3溫度變化和微結(jié)構(gòu)高度誤差對(duì)衍射效率的影響當(dāng)環(huán)境溫度為20℃、－40℃和80℃時(shí)，利用公式(5)得到衍射光學(xué)元件的衍射效率與相對(duì)微結(jié)構(gòu)高度誤差的關(guān)系曲線如圖6所示。對(duì)比圖4，溫度降低時(shí)，實(shí)現(xiàn)100%衍射效率的峰值相對(duì)微結(jié)構(gòu)高度誤差向正值方向移動(dòng)；溫度升高時(shí)，實(shí)現(xiàn)100%衍射效率的峰值相對(duì)微結(jié)構(gòu)高度誤差向負(fù)值方向移動(dòng)。所以，在一定溫度范圍內(nèi)工作的衍射光學(xué)元件，要注意溫度變化時(shí)所引起的峰值相對(duì)微結(jié)構(gòu)高度誤差改變的現(xiàn)象。當(dāng)相對(duì)微結(jié)構(gòu)高度誤差為0、±5%、±10%和±15%時(shí)，衍射光學(xué)元件的衍射效率與溫度的關(guān)系曲線如圖7所示。可以看出，當(dāng)衍射光學(xué)元件的相對(duì)微結(jié)構(gòu)高度誤差在±5%范圍

【參考文獻(xiàn)】：
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