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磁液體光柵

針對傳統(tǒng)光柵衍射效應固定不變，不可調節(jié)，運用面狹窄的問題，提出了一種磁流體光柵，利用外磁場的強度來控制磁流體的折射率和吸收系數(shù)，進而使得磁流體光柵的折射率調制和吸收系數(shù)調制隨外磁場的改變而改變，實現(xiàn)磁流體光柵衍射效率可調的特性。所述磁流體光柵包括一個周期性凹槽、一種磁流體、一個光學透明的剛性覆蓋層及一個磁場產生裝置，磁流體填入周期性凹槽的各個凹槽中，光學透明的剛性覆蓋層將磁流體密封在周期性凹槽中，磁場產生裝置置于周期性凹槽外，磁場產生裝置通電后在磁流體所在的位置產生均勻、可調的磁場，用于改變磁流體的折射率和吸收系數(shù)。所述的周期性凹槽是在光學透明的剛性襯底上用帶折射率的光學材料隔成一個個凹槽，制作凹槽的方法采用蝕刻法。所述磁流體，由表面包覆活性劑的磁性微粒和用于分散磁性顆粒的液相載液組成。所述周期性凹槽的深度在1μm—10μm之間、寬度在1μm一200μm之間。所述光學透明的剛性襯底和光學透明的剛性覆蓋層為石英(Si02）、光學玻璃。所述的周期性凹槽的周期Λ、深度d、入射光波長λ和磁流體光柵的平均折射率n0滿足關系式2πλd／(noΛ)2<<1薄光柵條件，形狀選用矩形、鋸齒形、余弦形。所述的磁流體的磁性微粒選用四氧化三鐵(Fe304)、三氧化二鐵(Fe203)、錳鋅鐵氧體，表面活性劑選用油酸、亞油酸、橄欖油，液相載液選用水、煤油。所述的磁場產生裝置包括一個或一對螺線圈和一個可調直流恒流源，該可調直流恒流源用于給電磁鐵或螺線圈供電，其輸出電流的大小控制電磁鐵磁場或螺線圈感應磁場的強度。所述的磁場產生裝置產生的磁場平行于襯底或覆蓋層的表面、并且垂直于凹槽的長邊側壁。將磁流體這一液相磁性物質用來制作光柵，利用磁流體的折射率和吸收系數(shù)隨外磁場強度變化的特點，通過外磁場即可控制光柵的衍射光效率，從而實現(xiàn)了衍射奴率可調的光柵。實現(xiàn)了可在線、實時調節(jié)指定階次衍射光的衍射效率，為光通訊和光子器件領域的性能提高提供了新的方法。

上海理工大學 2021-04-11

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