Применение цифровой планарной голографии для спектрометрии источников излучения высокой яркости в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах длин волн

• Автор: Кошелев, Александр Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 101 с. : ил.

Оглавление

Список используемых сокращений

Введение

1.1 Актуальность исследований

1.2 Цель работы

1.3 Практическая значимость

1.4 Структура диссертационной работы

1.5 Основные положения, выносимые на защиту

1.6 Личный вклад автора

1.7 Научная новизна работы

1.8 Апробация работы

Глава І.Дисперсиошшй элемент на основе цифровой планарной голограммы
1.1 Предмет исследования
1.2 Методика генерации голограмм
1.3 Связь между параметрами голограмм
1.4 Выбор планарного волновода
1.4.1 Структура планарного волновода
1.4.2 Материальные потери
1.5 Рассеяние света на голограмме
1.5.1 Рассеяние света на регулярных решетках
1.5.2 Расчет рассеяния света на голограмме
1.6 Результаты и выводы
Глава 2.Система подвода света к голограмме
2.1 Общая концепция
2.2 Модовый конвертер
2.2.1 Модовый конвертер в приборах с мелким травлением
2.2.2 Модовый конвертер в приборах с глубоким травлением
2.3 Контроль поляризации
2.3.1 Поляризатор на основе ТЕ-ТМ конверсии в волноводах с мелким травлением
2.3.2 Делитель поляризации в волноводах с глубоким травлением
2.3.3 Устойчивый к погрешностям изготовления делитель поляризации с глубоким
травлением
2.4 Результаты и выводы
Глава 3.Исследование спектрометров на основе числовой планарной голографии

3.1 Изготовление оптических чипов
3.2 Описание использовавшихся экспериментальных методик и оптических схем

3.2.1 Методика тестирования спектральных чипов
3.2.2 Измерение спектрального отклика канала голограммы
3.2.3 . Сборка спектрометра
3.2.4 Стенд для тестирования собранных спектрометров
3.3 Температурная зависимость показаний спектрометра
3.4 Калибровка спектрометров
3.5 Двухполосный спектрометр на чипе, изготовленный с использованием одной
глубины травления
3.6 Спектрометр на чипе с рекордным спектральным диапазоном, изготовленный
с использованием одной глубины травления
3.7 Результаты и выводы
Глава 4.Комбинация спектрометра на чипе с массивом интерферометров Юнга для измерения спектра узкополосных источников света
4.1 Описание конструкции
4.2 Экспериментальные результаты
4.3 Результаты и выводы
Заключение
Список работ автора по теме диссертации
Литература

Список используемых сокращений
FDTD - finite-difference time-domain method - метод конечных разностей во временной области.
ВРМ - beam propagation method - метод распространения пучка
FWHM - full width at half maximum - полная ширина на полувысоте
ЦПГ - цифровая планарная голограмма
FWHM - полная ширина на полувысоте
ПЗС - прибор с зарядовой связью
ММ1 - multimode interference — многомодовая интерференция
MEMS - microelectromechanical systems - микроэлектромеханические системы
СЛД — суперлюминесцентный диод
ОРО — optical parametric oscillator — оптический параметрический осцилятор CCD - charge-coupled device - прибор с зарядовой связью LD - laser diode - лазерный диод
AWG - arrayed waveguide grating — решетка на основе массива волноводов
SERS — surface-enhanced Raman scattering - поверхностно-усиленное рамановское рассеяние

избежать ошибки, связанной с неточностью измерения потерь при измерении коэффициента ввода света, в предложенной схеме измерялся коэффициент ввода света из модового конвертера в волокно. Для двух одномодовых волноводов коэффициент ввода света не зависит от направления.
а) б)
Рис. 20. Схема измерении коэффициента ввода света. Количество света, выходящее ит модового конвертера (а), сравнивается с количеством света, выходящем ит волокна, присоединенного к медовому конвертеру (б). Количество света измеряется при помощи одной и той же комбинации из 40х микрообъектива и ПЗС камеры.
Измеренный таким образом коэффициент ввода света составил 61% для ТЕ-поляризованного света с длиной волны 660 нм. Одной из причин того, что коэффициент ввода света меньше расчетного, является несимметричность моды модового конвертера в быстром направлении (Рис. 21). Несимметричность вызвана тем, что коэффициент преломления верхнего кладинга больше, чем нижнего. Расчеты показывают, что падение коэффициента ввода света до 61% может быть вызвано превышением коэффициента преломления верхнего кладинга над нижнем всего на 0.015 (~1%).