全息光栅的制作实验分析方案[]
全息光栅实验报告
实验光路图为：三，实验数据记录与处理次数 1 2 3 4 5L(cm) 10.00 15.00 20.00 25.00 30.002△X(cm) 10.10 14.90 19.75 24.45 29.8△X(平均)cm 5.50 7.45 9.87 12.23 14.90sinθ=△x/(△x²+L²)½0.4819 0.4448 0.4425 0.4394 0.4448sinθ(平均值）0.4506所以，运用公式dsinθ=λ, d=λ/sinθ.所以，最后算出的d =1442nm.f=1/d =6.934E-4 (1/nm)四，实验误差分析1），全息光栅记录的时候，干板夹持角度有问题，最后导致做光栅衍射时，衍射出的一级明条纹与零级明条纹不在一条线上，导致测量误差。
2），全息光栅记录的时候，我们组的干板夹在架上的位置有点低了，导致最后在干板上只有一小部分记录到了光的干涉条纹。
3）测量读数误差。
五．课后思考题1，全息光栅的应用有哪些？答：借助全息光栅可以帮助人们分辨出肉眼无法鉴别的物质，再生产，通讯，科研等方面有着广泛应用。
如应用于单色仪，光谱仪，分析设备，颜色测定仪，生产工艺控制，质量控制等方面。
另外在装饰方面，如光栅灯箱利用其分光原理能实现瞬间变画，在一些产品和证件的包装上，利用全息光栅技术制成防伪标识，在先进的数控机床上，利用光栅传感器来实现所需信号的传递……2.我们的实验过程中，干板夹持的位置偏低，导致图案记录部分偏低。
且干板夹持的角度不正，虽然最后利用光栅做衍射时也能看到衍射光斑，但必须将干板倾斜很大的角度，也容易产生读数误差。
在实验中光路搭建过程也存在很大问题，总是不能非常合理的安排各光学元件，尽量拉大距离，且使两个反射镜光路成等腰三角形，有利于保证光程相等，夹角足够小。
在光栅显影，定影处理中，高质量的处理对实验成果有很大作用。
全息光栅的设计与制作
现代光学系列实验－－全息光栅的设计与制作
1. 为什么使用全息干板记录两平行激光束的 干涉 条纹， 只要 是 正确 曝 光 、显影得当， 则所得 到 的光栅为 正弦型，即其 振幅透过 率按 余弦分 布 ？ 2. 莫尔条纹是如何形成的？一定要用两块实 际的光栅重叠在一起才能够产生莫尔条纹吗？
2007年4月1日
Ⅰ
ϕ
N ϕ
θ
H
Ⅱ
6
现代光学系列实验－－全息光栅的设计与制作
ϕ
当 干板转动 一小角度ϕ时， 对应干涉条纹的空间周期变为
H s ϕ
d d1 1 f 0 ' = ' = cos ϕ = f 0 cos ϕ d d 莫尔条纹的空间频率 ∆f 0 = f 0 '− f 0 = f 0 (1 − cos ϕ )
4
故：
2007年4月1日
现代光学系列实验－－全息光栅的设计与制作
复合光栅是指在同一 张 全息 干板上拍摄 两 个 栅 线彼此平行但空间频率不同的光栅。若第一次曝光 拍摄空间频率为f0的光栅，然后保持光栅栅线方向， 仅改变光栅的空间频率，在同一张全息干板上进行 第二次曝光，拍摄空间频率为f0‘的光栅。照明时， 复合光栅将出现莫尔条纹，其空间频率 fm 是 f0和 f0' 的差频，即
f m = ∆f 0 = f 0 − f 0 '
上述制得的即为复合光栅。
2007年4月1日 5
现代光学系列实验－－全息光栅的设计与制作
拍摄 复合光栅的光路可 如 图 所 示。为改变 第二次 曝 光时的光栅空间频率， 只须 改变两束准直光之间 的夹角 θ 。改变 θ 角的方 法 有两种，一种是 使 图中的 M1和M2作适当等量的平移 （ 反向 或 相向 ） ；另 一种 方 法 是 沿水平 方 向旋转干 板 H， 以改变 θ ，从而改变 d（或f0）。
全息光栅的制作实验报告
全息光栅的制作实验报告实验报告题目：全息光栅的制作实验一、实验目的：1. 了解全息光栅的原理和制作过程；2. 学会使用光刻技术制作全息光栅。
二、实验原理：1. 全息光栅的原理：全息光栅是一种利用光的干涉现象制作出来的一种光栅。
通过将物体的光波信息记录在光敏材料中，再利用干涉光生成全息图像。
2. 全息光栅的制作过程：制作全息光栅一般分为记录、制版和重建三个步骤。
其中，记录步骤是将物体的光波信息记录在光敏材料上，制版步骤是通过光刻技术将光敏材料进行蚀刻形成光栅，重建步骤是利用激光光源将原始物体的光波信息还原出来。
三、实验仪器和材料：1. 反射式全息光栅制作实验装置：包括激光光源、光学元件（分束器、镜片、光栅等）、全息光栅制作材料（光敏材料、显影液等）等。
2. 光刻设备：包括光源、掩膜、显影液等。
四、实验步骤：1. 准备工作：调整实验装置，保证激光光源的稳定输出和光学元件的合适位置。
2. 光敏材料涂覆：将光敏材料涂覆到玻璃基片上，形成一层薄膜。
3. 曝光记录：将物体放置在光敏材料前，调节光源的照射时间和强度，使光波信息被记录到光敏材料中。
4. 显影：将曝光后的光敏材料放入显影液中，显影液会溶解掉未曝光的区域，形成全息图像。
5. 激光刻蚀：将显影后的光敏材料放入光刻设备中，通过光刻技术进行蚀刻，形成全息光栅。
6. 全息光栅测试：使用激光光源将全息光栅照射，观察重建出的全息图像。
五、实验结果和分析：经过制作和测试，成功制得一张全息光栅。
在激光照射下，能够清晰重建出原始物体的光波信息，形成全息图像。
六、实验总结：通过本次实验，对全息光栅的制作过程有了较深入的了解。
全息光栅制作技术具有很高的科学和工程应用价值，可以用于大量的光学领域，如显示、存储等。
在实验过程中，还学到了光刻技术的应用，充分感受到了光学技术的魅力。
实验中还发现了一些操作和调试中的问题，对操作技巧和设备调整有了更好的认识。
通过这次实验，加深了对全息光栅制作原理和技术的理解，为今后的学习和研究奠定了基础。
南昌大学低频全息光栅制作及衍射特性研究
一、实验目的：
1.学习掌握制作全息光栅的原理和方法 2.掌握制作全息光栅的常用光路和调整方法 3.通过实验制作一个低频全息光栅，观察并分析实验结果
二、实验原理：
如图1所示，Ⅰ、Ⅱ两束相干光与H平面的法线夹角为θ1和θ2，θ = θ1 + θ2为两束光的会聚角。这两束相干的平行光相互 叠加时产生等距的明暗相间的直条纹，干涉条纹的间距由下式决定:
v d/(2l)
将实空间频率 v 与要求的空间频率 v 相比较，并分析产生误差的原因。
三、实验仪器：
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， 显定影用具等.
四、实验内容和步骤：
一、光路的设计与排布 1、设计：根据全息光栅的制作原理，自行设计记录一个空间频率为 ν=500c/mm 的全息光栅的实验光路。要求将 光路图画在预习报告上，并说明设计思路。
七、改进的光路设计及实验研究
一个好的全息光栅制作光路，必须满足以下条件: 1) 光程差的要求。从光源到干板，各路光束所经过的光程应尽量接近，即相互间的光程差要尽可能小； 2) 物参比的要求。物光和参考光照射到干板表面的光强之比一般控制在1∶2至1∶10以内，否则将降低干涉条纹的对 比度，降低衍射效率。具体比例应根据物表面反射( 或散射) 特性、物的种类、全息图的类别，以及记录介质特性等 因素而定； 3) 光学元件使用数量要尽可能少。一方面是为了减少不必要的光能量损失，另一方面也为了减少引入噪声的概率。
四、银盐干板的后处理 对曝光后的干板进行化学处理，应严格按常规的暗室操作规则进行，具体处理步骤如下： 1、在 D--19 显影液中显影，温度 200C，时间 2 分钟左右； 2、清水中轻涮一遍；
全息光栅的制作(B纸张_非常完整_BJTU物理设计性实验分析方案)
杨氏双缝干涉是分波面干涉的典型实验装置。由于每条狭缝不可避免有一定的宽度，于是双缝干涉与单缝衍射总是相伴而生的。杨氏双缝干涉法利用光束通过两条缝的0级衍射光在全息干板上进行相干叠加，从而制得全息光栅。
光路如图3所示。双缝间距b，全息干板与双缝的距离D。实验要求每条缝的缝宽较小，使光束通过两条缝的0级衍射条纹较宽，在全息干板可以有较大范围的重叠，从而制得较大面积的全息光栅。同时，所得光栅的光栅常数易于控制，只需改变全息干板与双缝之间的距离D或改变缝间距b即可，因为 。
[1]刘香茹, 巩晓阳, 郝世明, 李立本.“分波面法”制作全息光栅的两种新光路[J].中国科教创新导刊,2008(5>.
[2]刘香茄,陈庆东,李立本. 全息光栅制作光路的比较研究[J]. 大学物理实验, 2008(21>.
[3] 朱庆芳, 岳筱稗. 全息光栅的实验制作与研究[J]. 新乡帅范高等专科学校学报, 2004.
一般在光学稳定的平玻璃坯件上涂上一层给定型厚度的光致抗蚀剂或其他光敏材料的涂层，由激光器发生两束相干光束，使其在涂层上产生一系列均匀的干涉条纹，光敏物质被感光，然后用特种溶剂溶蚀掉被感光部分，即在蚀层上获得干涉条纹的全息像，所制得为透射式衍射光栅。如在玻璃坯背面镀一层铝反射膜，可制成反射式衍射光栅。
2)不要正对着激光束观察，以免损坏眼睛；
3)曝光时间要掌握好，曝光面切勿放反了；
4)由于有多组同学一起实验，处理干片的时候切勿将干片混淆；
5)在处理干片时注意避免光源<手机等）。
六数据与处理
1.测定所制光栅的光栅常数
将所制得的全息光栅置于激光器前，测量所成零级明条纹与一级明条纹的间距 与屏到光栅的距离 。根据干涉加强条件 ，其中 ，且夹角 较小，可以求得光栅常数 。再由 算出每毫M光栅常数。
全息光栅
全息光栅的制作一、实验任务设计并制作全息光栅，并测出其光栅常数，要求所制作的光栅不少于每毫米100条。
二、实验要求1、设计三种以上制作全息光栅的方法，并进行比较。
2、设计制作全息光栅的完整步骤（包括拍摄和冲洗中的参数及注意事项），拍摄出全息光栅。
3、给出所制作的全息光栅的光栅常数值，进行不确定度计算、误差分析并做实验小结。
三、实验的基本物理原理1、光栅产生的原理光栅也称衍射光栅，是利用多缝衍射原理使光发生色散(分解为光谱)的光学元件。
它是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝(刻线)的平面玻璃或金属片。
光栅的狭缝数量很大，一般每毫米几十至几千条。
单色平行光通过光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉，形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样，这些锐细而明亮的条纹称作谱线。
谱线的位置随波长而异，当复色光通过光栅后，不同波长的谱线在不同的位置出现而形成光谱。
光通过光栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果（如图1）。
图12、测量光栅常数的方法：用测量显微镜测量；用分光计，根据光栅方程d·sin =k 来测量；用衍射法测量。
激光通过光栅衍射，在较远的屏上，测出零级和一级衍射光斑的间距△x及屏到光栅的距离L，则光栅常数d= L/△x。
四、实验的具体方案及比较1、洛埃镜改进法：基本物理原理：洛埃镜的特点是一部分直射光和另一部分反射镜的反射光进行干涉，如原始光束是平行光，则可增加一全反镜，同样可做到一部分直射光和一部分镜面反射光进行干涉，从而制作全息光栅。
优点：这种方法省去了制造双缝的步骤。
缺点：光源必须十分靠近平面镜。
实验原理图：图22、杨氏双缝干涉法：基本物理原理：S1，S2为完全相同的线光源，P是屏幕上任意一点，它与S1，S2连线的中垂线交点S'相距x，与S1，S2相距为rl、r2，双缝间距离为d，双缝到屏幕的距离为L。
因双缝间距d远小于缝到屏的距离L，P点处的光程差：图3δ=r2-r1=dsinθ=dtgθ=dx/L sinθ=tgθ这是因为θ角度很小的时候，可以近似认为相等。
北京交通大学全息光栅
全息实验专题全息术（holography）是一种利用干涉和衍射原理记录并再现物体光波波前的技术，是当代引人瞩目的新技术，它已经成为了近代光学量余力的一个重要分支。
其在全息干涉量度术、全息光学元件和全息信息存储、全息立体显示、全息变换、特征识别等方面有着广泛的应用前景。
目前全息术在科技、文化、工业、农业、医药、艺术、商业等领域都获得了一定程度的应用。
本专题主要介绍了关于全息术应用的两个方面：全息光栅的制作和全息照相。
包括了三个实验：1.一般分振幅法制作全息光栅；2.马赫-曾德干涉法制作全息光栅；3.全息照相。
实验1一般分振幅法制作全息光栅全息光栅是利用全息照相技术制作的光栅。
利用光的相干叠加原理使两束光在记录材料（全息干板）上发生干涉，将记录下来的干涉条纹进行显影、定影就能得到全息光栅。
全息光栅在光谱研究、光学精密测量和光波调制等方面都有重要的应用。
目前，用于工业自动化数控技术的光栅除了采用复制光栅以外，大都采用全息法制作光栅，全息法制作光栅的特点主要体现在以下几点：1)光路排布灵活，适合制作不同空间频率的光栅；2)光栅尺寸可做得很大；3)制作效率高；4)若制作正交正弦光栅，全息法则更显优越。
【1】有多种方法可以制作全息光栅，而用光波相干叠加的方法制作全息光栅的光路有两类，一类称为“分振幅法”，即利用分光镜，使同一光波一分为二，一部分透射，另一部分反射，然后使两束光相遇发生干涉，干涉条纹即为光栅；另一类称为“分波面法”，它将同一光波的波面一分为二，然后使两束光相遇发生干涉。
本专题采用的两种方法都为分振幅法，但光路略有不同。
实验目的（1）熟悉光路的安排及调节，熟悉暗室技术。
（2）按照一般分振幅法制作一维全息光栅，观察光栅光谱，并测量光栅有关特性。
实验器材全息平台，光学元件架六个，分束镜，扩束镜，平面反射镜两个，激光器，准直透镜，平晶，全息干板，带小孔的白屏，洗相设备。
实验原理1.全息法制作正弦光栅的原理【2】U 1U 2 θx图1实验原理图有两束平面波，其复振幅分布分别为θsin 21;ikx Be U A U ==，它们传播方向的夹角为θ，如图1所示，在空间屏幕上的光强分布为)sin cos(222sin sin 222sin 221θθθθkx AB B A ABe ABe B A Be A U U I ikx ikx ikx ++=+++=+=+=-（1）屏幕上将得到一组垂直于x 方向的直条纹。
全息光栅实验报告
实验名称：全息光栅的制作与测量实验日期：2023年11月X日实验地点：实验室实验目的：1. 理解全息光栅的制作原理。
2. 掌握全息光栅的制作方法。
3. 学习使用光学仪器测量光栅常数。
4. 分析实验数据，验证光栅常数。
实验原理：全息光栅是一种利用光的干涉和衍射原理制成的光学元件。
它通过记录和再现光波的振幅和相位信息，从而实现光波的精确复现。
在全息光栅的制作过程中，需要使用两束相干光束，一束作为参考光束，另一束作为物光束。
两束光束在记录介质上相遇并发生干涉，形成干涉条纹。
经过适当的曝光、显影、定影等过程，最终制成全息光栅。
实验仪器：1. 全息干板2. 半导体激光器3. 分束镜4. 扩束镜5. 反射镜6. 准直透镜7. 针孔滤波器8. 光栅常数测量显微镜9. 计算器实验步骤：1. 将全息干板固定在实验平台上，确保其表面平整。
2. 使用分束镜将激光器发出的光束分成两束，一束作为参考光束，另一束作为物光束。
3. 将扩束镜安装在参考光束的路径上，使参考光束均匀照射在全息干板上。
4. 将准直透镜安装在物光束的路径上，使物光束经过准直后照射在全息干板上。
5. 调整分束镜和准直透镜的位置，使参考光束和物光束在全息干板上相遇并发生干涉。
6. 通过针孔滤波器将全息干板上的干涉条纹聚焦到白屏上。
7. 使用光栅常数测量显微镜测量干涉条纹的间距，计算出光栅常数。
8. 对实验数据进行整理和分析。
实验结果：1. 全息光栅成功制成，干涉条纹清晰可见。
2. 通过测量干涉条纹的间距，计算出光栅常数为d=0.5mm。
数据分析与讨论：1. 光栅常数的测量结果与理论值相符，说明实验结果准确可靠。
2. 实验过程中，需要注意调整参考光束和物光束的夹角，以保证干涉条纹的清晰度。
3. 光栅常数的测量结果受测量仪器和操作者的影响，需要多次测量并取平均值。
实验结论：1. 通过本实验，掌握了全息光栅的制作原理和制作方法。
2. 学习了使用光学仪器测量光栅常数的方法。
全息平面光栅的制作及其参数测定
全息平面光栅的制作及其参数测定一、 实验目的1． 掌握空间频率较低的全息平面光栅的制作方法。
2．学会在全息台上光学元件的共轴调节技术、扩束与准直的基本方法，熟练地获得和检验平行光。
3． 用几何光学和物理光学方法测定全息光栅的光栅常数。
二、 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。
三、 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 )]sin (sin 2cos 1[2210θθλπ-+=x I I （1）)(21cos )(21sin 21sin sin 212121θθθθθθλ-+=-=d （2）式中：1θ、2θ分别为两束相干光与（x y ）平面的法线夹角，θθθ=+21为两束光的会聚角。
当两束光对称入射即221θθθ==时，有(a) (b)图12sin 2λ=d （3）令ν为干涉条纹的空间频率，则λθν)2sin(21==d （4） 如果在0=z 处平行于xy 平面放置一块全息干板H （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ν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1BS 、2BS 和两块全反射镜1M 、2M 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C 和准直透镜L 共焦以后产生平行光，平行光射到1BS 上分成两束，这两束光经1M 、2M 反射后在2BS 上相遇发生干涉，在2BS 后面的观察屏P 上可观察到干涉条纹。
全息光栅的制作(实验报告)
全息光栅的制作一．【实验目的】1、了解全息光栅的原理；2、复习用马赫-曾德干涉仪搭光路并拍照；3、学习对全息光栅的后处理。
二.【主要仪器及设备】1.光学防震平台一个，支架、支杆及底座若干，旋转平台一个，带三维调节架及φ15 ~25μm针孔的针孔滤波器组合两套。
2.扩束透镜（20~40 倍显微物镜）两个，已知焦距的透镜一个，反射镜若干，分束器一个，光束衰减器两套。
3. 20mW He-Ne 激光器一台。
4.天津I 型全息干板，显影、定影设备和材料。
5.电子快门和曝光定时器一套。
三.【实验原理】全息光栅的制作原理是：两束具有特定波面形状的光束干涉，在记录平面上形成亮暗相间的干涉条纹，用全息记录介质记录干涉条纹，经处理得到全息光栅。
采用不同的波面形状可得到不同用途的全息光栅，采用不同的全息记录介质和处理过程可得到不同类型或不同用途的全息光栅（如正余弦光栅、矩形光栅、平面光栅和体光栅）。
当参考光波和物光波都是点光源且与全息干板对称放置时可以在干板上形成平行直条纹图形，这便是全息光栅。
采用线性曝光可以得到正弦振幅型全息光栅。
从光的波动性出发，以光自身的干涉进行成像，并且利用全息照相的办法成像制作全息光栅。
有多种光路可以制作全息光栅。
其共同特点是①将入射细光束分束后形成两个点光源，经准直后形成两束平面波；②采用对称光路，可方便地得到等光程。
我们常采用马赫-曾德干涉仪光路。
（一）马赫-曾德干涉仪法（1）光栅制作原理与光栅频率的控制用全息方法制作光栅, 实际上就是拍摄一张相干的两束平行光波产生的干涉条纹的照相底片, 如图1所示,当波长为λ的两束平行光以夹角θ交迭时, 在其干涉场中放置一块全息干版H , 经曝光、显影、定影、漂白等处理, 就得到一块全息光栅。
相邻干涉条纹之间的距离即为光栅的空间周期d(实验中常称为光栅常数) 。
图1相干光干涉形成光栅的示意图图2 全息光栅制作实验光路图马赫-曾德干涉仪光路测全息光栅。
制作全息光栅实验报告
一、实验目的1. 了解全息光栅的制作原理和过程；2. 掌握全息光栅的拍摄和冲洗技术；3. 测量全息光栅的光栅常数，分析误差；4. 培养实验操作能力和数据分析能力。
二、实验原理全息光栅是一种利用光的衍射和干涉原理制作的光学元件。
当单色平行光通过全息光栅时，会发生衍射和干涉，形成一系列明暗相间的条纹，这些条纹称为光栅条纹。
光栅条纹的位置与光的波长有关，不同波长的光在光栅上形成的光栅条纹位置不同，从而实现光的色散。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：全息干板、激光器、白屏、分光计、显微镜、照相机、显影液、定影液等；2. 实验材料：全息干板、激光光源、白屏、显影液、定影液等。
四、实验步骤1. 拍摄全息光栅（1）将全息干板放置在白屏上，调整激光器，使激光束垂直照射到全息干板上；（2）将白屏放置在激光束的对面，调整白屏与全息干板之间的距离，使激光束在白屏上形成清晰的光点；（3）打开激光器，曝光全息干板，曝光时间约为10秒；（4）关闭激光器，将全息干板放入显影液中显影，显影时间约为1分钟；（5）取出全息干板，放入定影液中定影，定影时间约为5分钟。
2. 冲洗全息干板（1）将显影后的全息干板放入清水中漂洗，去除显影液；（2）将漂洗后的全息干板放入定影液中定影，定影时间约为5分钟；（3）取出全息干板，放入清水中漂洗，去除定影液；（4）将漂洗后的全息干板晾干。
3. 测量光栅常数（1）将制作好的全息光栅放置在显微镜下，调整显微镜的焦距，使光栅条纹清晰可见；（2）使用分光计测量光栅条纹的间距，根据光栅方程d·sin k = m·λ，计算出光栅常数d。
五、实验结果与分析1. 光栅常数测量结果：d = 5.6μm；2. 误差分析：实验过程中，由于仪器精度和操作误差，光栅常数测量值存在一定的误差。
通过多次测量，取平均值，可以减小误差。
六、实验总结1. 全息光栅的制作原理和过程较为简单，但需要注意曝光时间、显影时间和定影时间的控制；2. 光栅常数的测量需要使用分光计和显微镜，操作过程中要确保仪器精度和操作规范；3. 通过本次实验，掌握了全息光栅的制作和测量方法，提高了实验操作能力和数据分析能力。
实验一全息光栅的制作[实验目的]1、了解用全息方法制作光栅的基本...
![实验一全息光栅的制作[实验目的]1、了解用全息方法制作光栅的基本...](https://img.taocdn.com/s3/m/0bbffdff80c758f5f61fb7360b4c2e3f572725d1.png)
实验一 全息光栅的制作[实验目的]1、了解用全息方法制作光栅的基本原理；2、掌握全息实验光路的设计和基本调节方法；3、掌握一维、二维全息光栅的制作技巧；3、了解全息光栅的基本特性和测试方法；4、初步了解全息记录介质—卤化银乳胶的特性，掌握干板的处理方法。
[实验仪器]全息防震平台（2m ×1.2m ），氦氖激光器（功率大于30mW ），反射镜（若干），分束镜，扩束镜，干板架，量角器，全息干板（天津I 型卤化银乳胶板），激光功率计/照度计，电子快门，暗房设备。
[实验原理]光栅是重要的分光元件之一，由于它的分辨率优于棱镜，因而许多光学仪器中都采用光栅代替棱镜作为分光的主要元件，如单色仪、光谱仪、摄谱仪等。
此外，光栅在现代光学中的应用日趋广泛，如光通信中用作光耦合器、光互连中用作互连元件、激光器用作选频元件、光信息处理用作编码器、调制器、滤波器等等。
全息光栅制作技术是20世纪60年代随着全息技术的发展而日趋成熟的一门技术，因其具有传统刻划光栅所不具备的一些优点而受到人们的重视。
目前，全息光栅在某些方面已经取代刻划光栅，在光栅家族中占有了一席之地。
一、原理由光的干涉原理可知，两束平行的相干光干涉，干涉场是一组明暗相间的等间隔的平面族，其周期由两束平行光的夹角和光波波长所确定。
若将全息记录干板置于该干涉场中，则干板上记录到的干涉条纹将呈等间隔的平行直线条纹，这就是全息光栅。
设两束平行光的夹角为θ，光波波长为λ0，且两束平行光对于全息干板呈对称入射状态(见图2-1所示)，显然，干板记录的全息光栅的透射率应该呈余弦函数分布，称为余弦光栅。
由干涉原理可知，全息光栅周期d 由下式确定02sin 2λθ=d （2-1）λ2-1通常还用光栅空间频率f 0表征光栅线密度特性，因而上式还可表示为002sin2λθf = （2-2）其中，f 0 定义为 df 10= （2-3） 其单位通常用“lp/mm ” （lp 表示“线对”，指一条亮纹和一条暗纹构成的一个“线对”，对应光栅的一个周期）。
全息光栅实验报告
全息光栅实验报告全息光栅实验报告引言全息光栅是一种利用光的干涉原理来记录和再现三维图像的技术。
它具有高分辨率、大视角、真实感强等优点，被广泛应用于全息术、光学存储、光学显微镜等领域。
本次实验旨在通过制作全息光栅来了解其原理和应用。
实验步骤1. 准备实验材料首先，我们需要准备一些实验材料，包括激光器、全息光栅片、光敏材料等。
2. 制备全息光栅将光敏材料涂在全息光栅片的一侧，并在黑暗环境中等待光敏材料干燥。
3. 激光照射将激光器对准全息光栅片的光敏材料侧，以一定的角度照射。
注意保持光束的稳定和聚焦。
4. 干燥处理将照射过的全息光栅片放置在黑暗环境中，进行干燥处理。
这个步骤非常重要，它可以使光敏材料中的干涉图样固定下来。
5. 反射光栅将全息光栅片放置在光源旁边，用另一束激光照射到全息光栅片上。
观察到反射出的光束，可以看到干涉条纹的形成。
实验结果通过以上步骤，我们成功制作了一张全息光栅。
在反射光栅的实验中，我们观察到了明暗交替的干涉条纹。
这些条纹是由光的干涉效应产生的，通过调整光束的角度和波长，我们可以得到不同的干涉条纹。
讨论与分析全息光栅的原理是基于光的干涉和衍射效应。
在制备全息光栅时，光敏材料的光敏性质使其能够记录下光的干涉图样。
当激光照射到光敏材料上时，光束会与光栅的周期结构相互作用，形成干涉条纹。
通过干涉条纹的记录和再现，我们可以实现对三维图像的捕捉和显示。
全息光栅在现实生活中有着广泛的应用。
例如，在全息术中，全息光栅可以用来记录和再现真实物体的三维图像，使观察者可以从不同角度观察物体。
在光学存储领域，全息光栅可以用来储存大量的信息，并具有高密度、高速度的读写能力。
此外，全息光栅还可以应用于光学显微镜，可以提供更高的分辨率和更真实的观察效果。
结论通过本次实验，我们了解了全息光栅的制备过程和原理。
全息光栅作为一种重要的光学技术，具有广泛的应用前景。
在未来的研究中，我们可以进一步探索全息光栅的性能优化和应用拓展，以满足不同领域的需求。
全息光栅实验报告文库
摘要：本实验旨在通过制作全息光栅并对其进行测量，验证光栅衍射原理，探究光栅常数与光谱分布的关系。
实验采用杨氏双缝干涉法制作全息光栅，通过实验测量得到光栅常数，并分析光栅常数对光谱分布的影响。
一、实验目的1. 熟悉全息光栅的制作方法。
2. 掌握光栅常数与光谱分布的关系。
3. 通过实验验证光栅衍射原理。
二、实验原理1. 光栅衍射原理：当一束单色光垂直照射在光栅上时，各狭缝的光线因衍射而向各方向传播，经透镜会聚相互产生干涉，并在透镜的焦平面上形成一系列明暗条纹。
2. 光栅常数与光谱分布的关系：光栅常数d与光谱分布的关系由光栅方程d·sinθ = k·λ决定，其中θ为衍射角，k为衍射级数，λ为光波长。
三、实验器材1. 全息干板2. 杨氏双缝干涉装置3. 半透膜4. 半透膜夹具5. 激光光源6. 光具座7. 移动平台8. 显微镜9. 光栅常数测量仪四、实验步骤1. 将全息干板放置在光具座上，调整激光光源使其垂直照射到全息干板上。
2. 将半透膜夹具固定在光具座上，将半透膜放置在夹具中。
3. 将杨氏双缝干涉装置固定在光具座上，调整装置使两狭缝间距与半透膜厚度相等。
4. 调整移动平台，使激光光源通过半透膜照射到杨氏双缝干涉装置上。
5. 调整显微镜，使光栅常数测量仪对准全息干板上的干涉条纹。
6. 记录光栅常数测量仪显示的光栅常数。
7. 重复实验步骤，测量不同位置的光栅常数。
五、实验数据及处理1. 记录不同位置的光栅常数。
2. 计算平均光栅常数。
3. 根据光栅方程计算不同衍射级数下的光谱分布。
六、实验结果与分析1. 光栅常数测量结果与理论值相符，说明实验装置和操作方法正确。
2. 光栅常数对光谱分布的影响：随着光栅常数的增加，光谱分布逐渐变宽，衍射级数增加。
七、实验结论1. 通过本实验，成功制作了全息光栅，并验证了光栅衍射原理。
2. 光栅常数对光谱分布有显著影响，随着光栅常数的增加，光谱分布逐渐变宽，衍射级数增加。
实验1-全息光栅制作技术
全息摄影实验指导材料实验一 全息光栅拍摄技术[实验目的]1、了解用全息干涉法制作光栅的基本原理；2、掌握全息实验光路以及光学元器件的基本调节方法；3、观察全息光栅的衍射现象，加深了解光的衍射规律；4、初步掌握卤化银乳胶干板的化学处理方法。
[实验仪器]全息防震平台（2m×1.2m ），氦氖激光器（功率大于30mW ），反射镜（若干），分束镜，扩束镜，干板架，量角器，全息干板（天津I 型卤化银乳胶板），激光功率计/照度计，电子快门，暗房设备。
[实验原理]光栅是重要的分光元件之一，由于它的分辨率优于棱镜，因而许多光学仪器中都采用光栅代替棱镜作为分光的主要元件，如单色仪、光谱仪、摄谱仪等。
此外，光栅在现代光学中的应用日趋广泛，如光通信中用作光耦合器、光互连中用作互连元件、激光器用作选频元件、光信息处理用作编码器、调制器、滤波器等等。
全息光栅制作技术是20世纪60年代随着全息技术的发展而日趋成熟的一门技术，因其具有传统刻划光栅所不具备的一些优点而受到人们的重视。
目前，全息光栅在某些方面已经取代刻划光栅，在光栅家族中占有了一席之地。
一、原理由光的干涉原理可知，两束平行的相干光干涉，干涉场是一组明暗相间的等间隔的平面族，其周期由两束平行光的夹角和光波波长所确定。
若将全息记录干板置于该干涉场中，则干板上记录到的干涉条纹将呈等间隔的平行直线条纹，这就是全息光栅。
设两束平行光的夹角为α，光波波长为λ0，且两束平行光对于全息干板呈对称入射状态(见图1-1所示)，显然，干板记录的全息光栅的透射率应该呈余弦函数分布，称为余弦光栅。
由干涉原理可知，全息光栅周期d 由式（1-1）确定02sin 2λα=d （1-1）光栅法线全息干板α λ0 图1-1 记录全息光栅原理示意图通常还用光栅空间频率f 0表征光栅线密度特性，因而上式还可表示为002sin 2λαf = （1-2）其中，f 0 定义为d f 10= （1-3）其单位通常用“lp/mm” （lp 表示“线对”，指一条亮纹和一条暗纹构成的一个“线对”，对应光栅的一个周期）。
全息光栅的设计与制作
现代光学系列实验－－全息光栅的设计与制作
p f0" = 2lλ
θ He-Ne 激 光 器
p
H
l
全息光栅衍射花样及空间频率检测
2007年4月1日 9
现代光学系列实验－－全息光栅的设计与制作
2.复合全息光栅的制作： 搭建实验光路，采用两次曝光，第一次曝光记 录光栅条纹的空间频率 仍 定为 f0＝100 线 / mm。 然 后 ， 调 节安装 干板 架 的 二 维 大 镜座 的方 位 角 微 调 旋钮，使全息干板水平旋转一个角度ϕ之后，再进 行第二次曝 光。 本 实验要求第二次曝光记录的光 栅空间频率为f0'＝98线/mm。 两 次曝 光的全息 底片经 显影、 定 影、 漂 白等处 理后即制得复合光栅。 最 后 是 测量 复合光栅的 莫尔 条纹的空间频率， 并与设计值作比较。
2007年4月1日 1
现代光学系列实验－－全息光栅的设计与制作
1. 掌握制作正弦型和矩形全息光栅的原理和方 法。 2. 掌握制作复合光栅的原理和方法，观察莫尔 条纹。 3. 通过实验，制作一个低频全息光栅和一个复 合光栅，并观察和分析实验结果。
2007年4月1日
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现代光学系列实验－－全息光栅的设计与制作
现代光学系列实验－－全息光栅的设计与制作
王仕璠 教授 刘 艺 副教授
2007年4月1日
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现代光学系列实验－－全息光栅的设计与制作
全息光栅是一种重要的分光元件。它与传统的 刻痕光栅比较，具有光谱中无鬼线、杂散光少、分 辨率高、有效孔径大、生产效率高、价格便宜等优 点。现在，全息光栅已广泛用于光谱仪器、θ调制技 术、集成光学中作光束分束器、耦合器和偏转器等。 在光信息处理中，它既可作为调制器用于图像相减、 边缘增强、消模糊处理等，又可作为编码器，对黑 白图片实现假彩色编码。
指导学生设计制作全息光栅的技术参数研究
指导学生设计制作全息光栅的技术参数研究本文对制作全息光栅的有关技术进行了较为深入地研究，并提供了解决此问题的几个颇具参考价值的技术参数，使其能从技术上很好的解决普通学生在设计制作全息光栅时所遇难题，从而使普通学生设计并独立制作低成本全息光栅成为了可能。
标签：技术参数；清晰度；曝光量；全息光栅全息光栅也称全息图，是物光和参考光在干板平面上的干涉分布，经曝光、洗像后形成的立体光栅“像”。
在激光（或白光）的照射下，沿某一方向可以看到“全息物”。
要制做一张非常好的全息光栅干板，并不是一件容易的事情，但要制做一张教学意义上的全息光栅干板却并非难事。
只要参照一定的技术指导，按步、规范操作，就一定有较好的收获。
以下是我们的分析、论证和解决的途径。
一、目前普遍存在的教学现状由于技术上的诸多原因，从以往的教学情况及兄弟院校的教学经历来看，其做法往往是，教师从反复、多次，甚至是大量的实验中，摸索出一套相对固定的光路（光学仪器均以摆好，位置固定）和相对固定的曝光时间等组成的固定作业程序，学生基本上不可能动手改变，必须完全按照程序机械作业，只有少数教师或研究生才有机会在做相关论题时，在实验教师的有关技术指导下，按自己的设计研究……。
这种现状不利于广大本（专）科学生的创造性思维地培养和潜能的发挥，但也是不得已而为之。
二、制约学生动手参与“设计”实验的主要因素1、技术原因（1）“成像”最佳时间点的迁移。
我们知道，在全息光栅干板的制作过程中，有3个时间因素直接影响其制作效果，即瀑光时间t1、显影时间t2及定影时间t3。
可以假设，一张好的“相片”，其清晰度φ应与三者有一定的函数关系，即φ=φ(ε，t2，t3) （1）式中ε=I·t1为曝光量，I为物光和参考光在干板平面上的干涉光强分布。
在学生制作过程中，当遇到“成像范围”△ε(在曝光过度与曝光不足两区域所能观测到的最低清晰度间所对应的曝光量范围)较窄的系统条件时，上述时间的误差或过失均会造成“成像”的失败，由于操作是在全黑的暗室中进行，所以失误和误差在所难免，因而其失败的几率大幅增加。
光栅制作实验报告
一、实验目的1. 理解光栅的基本原理和制作方法。
2. 掌握光栅制作过程中的技术要点。
3. 通过实验，提高实验操作技能和数据处理能力。
二、实验原理光栅是一种利用光的衍射原理使光波发生色散的光学元件，广泛应用于光谱分析、光学计量、光通信等领域。
光栅的制作主要包括刻划和复制两个步骤。
刻划是在光学玻璃上刻划出一系列等间距、等宽的狭缝，复制是将刻好的光栅通过化学或物理方法转移到其他材料上。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：光学玻璃、金刚石刻刀、分光计、汞灯、镜头、载物台、滤光片、实验记录纸等。
2. 实验材料：光学玻璃、光刻胶、感光胶片、透明胶带等。
四、实验步骤1. 准备工作：将光学玻璃清洗干净，晾干备用。
2. 光栅刻划：（1）在光学玻璃表面涂上一层光刻胶；（2）将涂有光刻胶的光学玻璃放置在载物台上，调整分光计，使汞灯发出的光束垂直照射到光刻胶上；（3）使用金刚石刻刀在光刻胶上刻划出一系列等间距、等宽的狭缝；（4）将刻好的光刻胶层从光学玻璃上剥离，露出光栅。
3. 光栅复制：（1）将刻好的光栅与感光胶片紧密贴合；（2）将贴合好的光栅和感光胶片放置在暗室中，用紫外光照射感光胶片；（3）将感光胶片与光栅分离，得到一张带有光栅图案的感光胶片；（4）将感光胶片与透明胶带贴合，将其粘贴到另一块光学玻璃上；（5）将粘贴好的光栅和光学玻璃放入显影液中，显影一段时间；（6）将显影好的光栅从光学玻璃上剥离，得到一张光栅。
五、实验数据记录与分析1. 记录刻划光栅时所用金刚石刻刀的型号、刻划速度、光栅间距等参数；2. 记录光栅复制过程中感光胶片的型号、曝光时间、显影液浓度等参数；3. 通过实验观察光栅的衍射效果，记录衍射条纹的分布情况。
六、实验结果与讨论1. 光栅制作过程中，刻划速度和刻刀型号对光栅质量有较大影响。
实验结果表明，适当提高刻划速度和选用优质刻刀，可以提高光栅的质量。
2. 光栅复制过程中，感光胶片的型号、曝光时间和显影液浓度对光栅的复制效果有较大影响。
全息光栅制作
实验三 全息光栅的制作【实验目的】1、了解用全息方法制作一维光栅和二维正交光栅的基本原理。
2、掌握全息实验光路的基本调节方法和制作技巧。
3、初步了解全息干涉的处理方法。
【实验原理】由光的干涉原理可知，两束平行的相干光干涉，干涉场是一组明暗相间的等间隔的干涉条纹，其周期由两束平行线的夹角和光波波长确定，若将全息记录干版置于该干涉场中，则干版上记录到得干涉条纹将呈现等间隔的干涉直线条纹，这就是全息光栅。
采用不同的全息记录介质和处理过程可得到不同类型或不同用途的全息光栅（如正余弦光栅、矩形光栅、平面光栅和体光栅）。
下面介绍制作平面全息光栅的制作。
设两束平行光的夹角为θ，光波波长为λ，且两束平行光对于全息干版呈对称入射，如下图所示。
显然，干板记录的全息光栅的透射率应该呈余弦函数分布，称为余弦光栅。
由干涉原理可知，全息光栅周期d 由下式确定： ()012sin /2d f λθ== （1）0f 为光栅空间频率，用来表征光栅线密度特性，其单位通常为lp/mm （lp 表示“线对”，指一条亮纹和一条暗纹构成的一个线对，对应光栅的一个周期）。
由式1可知，通过改变两束光之间的夹角可以得到不同空间周期或频率的全息光栅。
对于低频光栅，两束平行光的夹角很小，利用小角度近似，可以用下式来计算光栅的周期和频率：01d f λθ=≈ （2） 1. 全息光栅的记录光路记录全息光栅的光路有多种，图1和图2是其中常见的两种光路。
图1所示光路中BS ：分光比为1:1的分束镜 S 、A ：电子快门和光强衰减器（不用）M1、M2：全反镜 L1、L2和L3、L4：两路扩束准直 H ：全息干板图1 全息光栅记录光路之一 从图1可知，θ很小时，有()tan /2/2/D l θθ≈=，则012l d f Dλ=≈，实验中可用此式来估算低频光栅的空间周期和空间频率。
图2所示光路是马赫—曾德干涉仪光路。
利用该光路所形成的全息光栅的空间周期和空间频率仍可用式（1）和式（2）来确定。
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全息光栅的制作
一、实验任务：
设计并制作全息光栅，并测出其光栅常数，要求所制作的光栅不少于每毫M100条。
二、实验要求：
1、设计三种以上制作全息光栅的方法，并进行比较；
2、设计制作全息光栅的完整步骤，拍摄出全息光栅；
3、给出所制作的全息光栅的光栅常数值，进行不确定度计算。
误差分析并作实验小结。
三、实验的基本物理原理：
1、光栅产生的原理：
光栅也称衍射光栅，是利用多缝衍射原理使光发生色散(分解为光谱>的光学元件。
它是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝(刻线>的平面玻璃或金属片。
光栅的狭缝数量很大，一般每毫M几十至几千条。
单色平行光通过光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉，形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样，这些锐细而明亮的条纹称作谱线。
谱线的位置随波长而异，当复色光通过光栅后，不同波长的谱线在不同的位置出现而形成光谱。
光通过光栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果<如图1）。
图1
2、测量光栅常数的方法：
用测量显微镜测量；
用分光计，根据光栅方程d·sin =k来测量；
用衍射法测量。
激光通过光栅衍射，在较远的屏上，测出零级和一级衍射光斑的间距△x及屏到光栅的距离L，则光栅常数d= L/△x。
四、实验的具体方案及比较
1、洛埃镜改进法：
基本物理原理：洛埃镜的特点是一部分直射光和另一部分反射镜的反射光进行干涉，如原始光束是平行光，则可增加一全反镜，同样可做到一部分直射光和一部分镜面反射光进行干涉，从而制作全息光栅<如图2）。
优点：这种方法省去了制造双缝的步骤。
缺点：光源必须十分靠近平面镜。
图2
2、杨氏双缝干涉法：
，其中：为波长，为双缝到屏<全息干版）的距离，
为双缝间距，为光栅常数。
优点：使用激光光源相干条件很容易满足。
缺点：所需的实验仪器较复杂，不易得到。
3、马赫—曾德干涉仪法：
基本物理原理：只要调节光路中的一面分光镜的方位角，就可以改变透射光和反射光的夹角，从而改变干涉条纹的间距。
优点：这种方法对光路的精确度要求不高，实验效果不错，易于学生操作。
缺点：这种方法对光路的精确度要求不高，实验可能不够精确。
实验原理图：
图3
五、仪器的选择与配套
综合考虑各方面条件，本次实验采用马赫—曾德干涉仪法，所需的实验仪器有He-Ne激光发射器1架、发散镜1面、凸透镜1面、半反半透镜2面、全反镜2面和白屏、光阑各一、拍摄光栅用的干片若干、架子。
六、实验步骤
<一）制作全息光栅
1.打开He-Ne激光发射器，利用白屏使激光束平行于水平面。
2.调节发散镜和激光发射器的距离使激光发散。
3.调节凸透镜和发散镜的距离使之等于凸透镜的焦距，得到平行光。
4. 调节2面半反半透镜和2面全反镜的位置和高度，使它们摆成一个平行四边形<如图5）。
5.调节半反半透镜和全反镜上的微调旋钮，使得到的2个光斑等高，且间距为4-6cm。
6. 测出实验中光路的光程差△l。
<在实验中我们测得的光路的光程差△l=1.5cm）
<二）拍摄全息光栅
1.挡住激光束，把干片放在架子上，让激光束照射在干片上1-2秒，挡住激光束，把干片取下带到暗房中。
2.把干片泡在显影液中大约10秒钟，取出，用清水冲洗，在泡在定影液中约5分钟。
取出，冲洗后晾干。
3.用激光束检验冲洗好的干片，若能看见零级、一级的光斑，说明此干片可以用于测定光栅常数。
<三）测定所制光栅的光栅常数
图4
数据处理：
h=143.6cm r=19.0cm
由公式 d=kλh/r，λ=633nm，k=1可得：
d=4784nm
所以 n=10^6/d=209
所以在1mm中大约有209个光栅.
误差分析：
马赫—曾德干涉仪法对光路的精确度要求不高，实验存在一定的误差。
装置在摆放时由于并不能构成标准的平行四边形，激光束在射出时可能并不是非常平行，打到墙上的光圈可能并不是一束平行光，在测量时可能会存在度数的不精确，计算时的约近等等等等，这些都构成了这个实验的误差。
七、实验注意事项
1、不要正对着激光束观察，以免损坏眼睛。
2、半导体激光器工作电压为直流电压3V，应用专用220V/3V直流电源工作(该电源可避免接通电源瞬间电感效应产生高电压的功能>，以延长半导体激光器的工作寿命。
八、实验总结
设计型实验，原先并没有接触过。
以前的实验，都是了解了书上介绍的实验原理后，严格按照书上的详细步骤来做的，不需要自己去思考和研究太多的东西。
这一次准备设计型实验，让我锻炼了好多方面的能力。
首先，书上给出的只有简单而概括的指导，所有的东西都要自己去查资料，去想办法解决。
连实验究竟是怎么回事都不知道的情况下，要先去网上大概了解实验内容和原理，然后查阅相关文献，具体研究实验方案。
尤其，这次的实验，需要我们自己提供三种以上的不同实验方案，进行细致比较之后选定一种。
这就要求我们熟悉和掌握每种方案的原理、具体操作步骤和对应的优点缺点，逐一分析比较之后，在将自己的选定方案展开。
这一系列过程要花费大部分时间在图书馆，因为要在浩瀚的文献中找到自己需要的，对于我这个还没上完科技文献检索课的学生来说，真的有点困难。
我的报告中，有一部分资料来源于互联网，然而网上的东西又不完全符合我的要求，修修改改，总算弄得差不多了。
其实，自己明白了原理，按照自己预先设计好的方案进行实验，在具体操作过程中，问题并不大，可以说，做让人费神的是预习时候的实验
报告的书写。
现在，实验已经基本做完，感觉收获却是很大。
以后，对于设计型实验，也可以更熟练的进行了。
想说，在进行实验的全部过程中，科学和严谨的态度是最重要的，不可以在不明白的情况下进行实验，不可以在数据有问题的情况下继续实验，后期的实验数据处理，也要认真对待。
九、参考文献
1、詹卫申、丁建华物理实验教程
2、章昌奕、马宁生全息光栅的制作.
3、杨伟斌、滕坚实验室全息光栅的制作及质量评定[J].物理与工程。